（19分）為了獲得一束速度大小確定且方向平行的電子流，某人設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)裝置，其截面圖如題9圖所示。其中EABCD為一接地的金屬外殼。在A處有一粒子源，可以同時(shí)向平行于紙面的各個(gè)方向射出大量的速率不等的電子。忽略電子間的相互作用力，這些電子進(jìn)入一垂直于紙面向里的圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，僅有一部分能進(jìn)入右側(cè)的速度選擇器MNPQ。已知圓形磁場(chǎng)半徑為R；速度選擇器的MN和PQ板都足夠長(zhǎng)，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E（圖中未畫(huà)出電場(chǎng)線），勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里大小為B2，電子的電荷量大小為e，質(zhì)量為m。調(diào)節(jié)圓形區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小，直到有電子從速度選擇器右側(cè)射出。求：

（1）速度選擇器的MN板帶正電還是負(fù)電？能從速度選擇器右側(cè)射出的電子的速度大小、方向如何？
（2）是否所有從粒子源A處射出并進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大小為（1）問(wèn)中的電子，最終都能從速度選擇器右側(cè)射出？若能，請(qǐng)簡(jiǎn)要證明，并求出圓形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小；若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。（不考慮電子“擦”到金屬板的情形以及金屬板附近的邊界效應(yīng)）
（3）在最終能通過(guò)速度選擇器的電子中，從圓形區(qū)域磁場(chǎng)出射時(shí)距AE為的電子在圓形磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間？
（1）MN板帶正電；，方向平行于MN向右（2）能，（3）

試題分析：（1）對(duì)電子分析知，受向上的電場(chǎng)力，故MN板帶正電  （2分）
在速度選擇器中：           （2分）
得：，方向平行于MN向右           （2分）
（2）所有以速度進(jìn)入磁場(chǎng)的電子，都能從速度選擇器右側(cè)射出   （2分）
如圖為從圓形磁場(chǎng)右側(cè)圓弧上任意一點(diǎn)F向右射出速度大小為的電子運(yùn)動(dòng)軌跡。

由幾何知識(shí)易證得：，
則平行四邊形為菱形，        （2分）
即所有向右平行于MN射出磁場(chǎng)的電子，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑都等于圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑。只要速度大小為，其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑就等于磁場(chǎng)區(qū)域半徑，都能向右射出磁場(chǎng)，并最終通過(guò)速度選擇器。（2分）
 ，           （2分）
（3）如圖，

由幾何關(guān)系：  ，，   （2分）
，              （3分）
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子P＋和P3＋，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖所示．已知離子P＋在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)θ＝30°后從磁場(chǎng)右邊界射出．在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，離子P＋和P3＋

A．在電場(chǎng)中的加速度之比為1∶1
B．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為∶1
C．在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為1∶2
D．離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為1∶3

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，有一垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng) (邊界上有磁場(chǎng))，其邊界為一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的三角形，A．B．C為三角形的頂點(diǎn)。今有一質(zhì)量為m．電荷量為+q的粒子(不計(jì)重力)，以速度從AB邊上某點(diǎn)P既垂直于AB邊又垂直于磁場(chǎng)的方向射人磁場(chǎng)，然后從BC邊上某點(diǎn)Q射出．若從P點(diǎn)射入的該粒子能從Q點(diǎn)射出，則(    )

A．
B．
C．
D．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，沿直線通過(guò)速度選擇器的正離子從狹縫S射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)后出現(xiàn)的軌跡半徑之比為R1∶R2＝1∶2，則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．離子的速度之比為1∶2
B．離子的電荷量之比為1∶2
C．離子的質(zhì)量之比為1∶2
D．以上說(shuō)法都不對(duì)

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界為直角三角形ABC，一束帶正電的粒子以不同的速率沿AB從A處射入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子的重力。則 （  ）
A．從BC邊射出的粒子場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等
B．從AC邊射出的粒子場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等
C．從BC邊射出的粒子越靠近C，場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)
D．從AC邊射出的粒子越靠近C，場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)分別存在與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子沿著弧線apb由區(qū)域I運(yùn)動(dòng)到區(qū)域II。已知圓弧ap與圓弧pb的弧長(zhǎng)之比為2∶1，下列說(shuō)法正確的是：
A．粒子在區(qū)域I和區(qū)域II中的速率之比為1∶1
B．粒子通過(guò)圓弧ap、pb的時(shí)間之比為2∶1
C．圓弧ap與圓弧pb對(duì)應(yīng)的圓心角之比為2∶1
D．區(qū)域I和區(qū)域II的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，虛線框內(nèi)為一長(zhǎng)方形區(qū)域，內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束質(zhì)子以不同的速度從O點(diǎn)垂直磁場(chǎng)方向射入后，分別從a、b、c、d四點(diǎn)射出．比較它們?cè)诖艌?chǎng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是（    ）
A．B．
C．D．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在圓形區(qū)域內(nèi)有方向垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．有一束速率各不相同的質(zhì)子自A點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)，這些質(zhì)子在磁場(chǎng)中
A．速度越大的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)
B．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的，其軌跡越長(zhǎng)
C．速度越大的，速度的偏轉(zhuǎn)角越小
D．所有質(zhì)子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，和為平行的虛線，上方和 下方都是垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩點(diǎn)都在上，帶電粒子從點(diǎn)以初速與成斜向上射出，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)后正好過(guò)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)速度方向也斜向上，不計(jì)粒子重力。下列說(shuō)法中正確的是（   ）
A．粒子一定帶正電荷
B．粒子一定帶負(fù)電荷
C．若將帶電粒子在點(diǎn)時(shí)的初速度變大（方向不變），它仍能經(jīng)過(guò)點(diǎn)
D．若將帶電粒子在點(diǎn)時(shí)的初速度變�。ǚ较虿蛔儯�，它不能經(jīng)過(guò)點(diǎn)

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