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(12分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側為相同的勻強磁場區(qū)，磁場方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔S1、S2，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，電壓的大小為U0，周期為T0。在t=0時刻將一個質量為m、電荷量為－q(q>0)的粒子由S1靜止釋放，粒子在電場力的作用下向右運動，在t=時刻通過S2垂直于邊界進入右側磁場區(qū)。(不計粒子重力，不考慮極板外的電場)

(1)求粒子到達S2時的速度大小v
(2)為使粒子不與極板相撞，求磁感應強度的大小應滿足的條件；
(3)若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在t=T0時刻再次到達S1，而再次進入電場被加速，求該過程中粒子在磁場內運動的時間和磁感應強度的大小。

（1）（2）B<（3）

解析試題分析：（1）粒子由S1至S2的過程中，根據動能定理得
             2分
           1分
(2)設磁感應強度大小為B，粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R，由牛頓第二定律得
               1分
要使粒子在磁場中運動時不與極板相撞，須滿足2R>           1分
得B<             1分
（3）設極板間距d、粒子在兩邊界之間無場區(qū)向左勻速運動的過程用時為t1，有d=vt1          1分
粒子由S1至S2的過程中，粒子做勻加速直線運動有             1分
            1分
粒子在磁場中運動的時間為             1分
設粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期為T，由結合運動學公式得
            1分
由題意得T=t2
得                1分
考點：考查了動能定理，牛頓第二定律，圓周運動，帶電粒子在電磁場中的綜合應用，

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，在第二象限內有水平向右的勻強電場，電場強度為E，在第一、第四象限內分別存在如圖所示的勻強磁場，磁感應強度大小相等。有一個帶電粒子以初速度v0垂直x軸，從x軸上的P點進入勻強電場，恰好與y軸成45°角射出電場，再經過一段時間又恰好垂直于x軸進入下面的磁場。已知OP之間的距離為d，則帶電粒子（     ）

A．在電場中運動的時間為
B．在磁場中做圓周運動的半徑為
C．自進入磁場至第二次經過x軸所用時間為
D．自進入電場至在磁場中第二次經過x軸的時間為

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(15分）如圖所示，正三角形ABC內有B=0.1T的勻強磁場，方向垂直紙面向外，在BC邊右側有平行于BC足夠長的擋板EF，已知B點到擋板的水平距離BD=0.5m。某一質量m=4×10-10kg，電荷量q=1×10-4C的粒子，以速度：v0=1×104m/s自A點沿磁場中的AB邊射入，恰可從BC邊水平射出打到擋板上。不計粒子重力。
(1)求粒子從BC邊射出時，射出點距C點的距離和粒子在磁場中運動的時間。
(2）如果在BC至EF區(qū)域加上豎直向下的勻強電場，使粒子仍能打到擋板上，求所加電場電場強度的最大值。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

在平面直角坐標系xoy的第一象限內有一圓形勻強磁場區(qū)域，半徑r=0．1m，磁感應強度B=0．5T，與y軸、x軸分別相切于A、C兩點。第四象限內充滿平行于x軸的勻強電場，電場強度E=0．3 V/m，如圖所示。某帶電粒子以vo=20m/s的初速度，自A點沿AO1方向射入磁場，從C點射出（不計重力）。
（1）帶粒子的比荷；
（2）若該粒子以相同大小的初速度，自A點沿與AO1成30o角的方向斜向上射入磁場，經磁場、電場后射向y軸，求經過y軸時的位置坐標。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（18分）如圖所示，真空中有以(r,0)為圓心，半徑為r的圓柱形勻強磁場區(qū)域，磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向里，在y＝r的實線上方足夠大的范圍內，有方向水平向左的勻強電場，電場強度的大小為E，從O點向不同方向發(fā)射速率相同的質子，質子的運動軌跡均在紙面內，設質子在磁場中的偏轉半徑也為r，已知質子的電量為e，質量為m，不計重力及阻力的作用，求：

（1）質子射入磁場時的速度大小。
（2）速度方向沿x軸正方向射入磁場的質子，到達y軸所需的時間。
（3）速度方向與x軸正方向成30°角(如圖所示)射入磁場的質子，到達y軸的位置坐標。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（14分）如圖，從陰極K發(fā)射的熱電子，重力和初速均不計，通過加速電場后，沿圖示虛線垂直射入勻強磁場區(qū)，磁場區(qū)域足夠長，寬度為L＝2.5cm。已知加速電壓為U＝182V，磁感應強度B＝9.1×10-4T，電子的電量，電子質量。求：

（1）電子在磁場中的運動半徑R
（2）電子在磁場中運動的時間t(結果保留)
（3）若加速電壓大小可以改變，其他條件不變，為使電子在磁場中的運動時間最長，加速電壓U應滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，一邊長L=2.5m、質量m=0.5kg的正方形金屬線框，放在光滑絕緣的水平面上，整個裝置放在方向豎直向上、磁感應強度B=0.8T的勻強磁場中，它的一邊與磁場的邊界MN重合。在水平力F作用下由靜止開始向左運動，經過5s線框被拉出磁場。測得金屬線框中的電流隨時間變化圖像如乙圖所示，在金屬線框被拉出過程中。

⑴求通過線框導線截面的電量及線框的電阻；
⑵寫出水平力F隨時間變化的表達式；
⑶已知在這5s內力F做功1.92J，那么在此過程中，線框產生的焦耳熱是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在xOy坐標系中，y>0的范圍內存在著沿y軸正方向的勻強電場；在y<0的范圍內存在著垂直紙面的勻強磁場(方向未畫出)。已知OA＝OC＝CD＝DE＝EF＝L，OB＝L。現在一群質量為m、電荷量大小為q(重力不計)的帶電粒子，分布在A、B之間。t＝0時刻，這群帶電粒子以相同的初速度v0沿x軸正方向開始運動。觀察到從A點出發(fā)的帶電粒子恰好從D點第一次進入磁場，然后從O點第一次離開磁場。

(1)試判斷帶電粒子所帶電荷的正負及所加勻強磁場的方向；
(2)試推導帶電粒子第一次進入磁場的位置坐標x與出發(fā)點的位置坐標y的關系式；
(3)試求從A點出發(fā)的帶電粒子，從O點第一次離開磁場時的速度方向與x軸正方向的夾角θ。(圖中未畫出)

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，A、B為兩塊足夠大的相距為d的平行金屬板，接在電壓為U的電源上。在A板的中央P點放置一個電子發(fā)射源�？梢韵蚋鱾�方向釋放電子，射出的初速度為v，電子打在B板上的區(qū)域面積為S，(不計電子的重力)，試求電子的比荷

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