（18分）如圖所示，在第一、二象限存在場強均為E的勻強電場，其中第一象限的勻強電場的方向沿x軸正方向，第二象限的電場方向沿x軸負方向。在第三、四象限矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強磁場，矩形區(qū)域的AB邊與x軸重合。M點是第一象限中無限靠近y軸的一點，在M點有一質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子，以初速度v0沿y軸負方向開始運動，恰好從N點進入磁場，若OM＝2ON，不計質(zhì)子的重力，試求：

（1）N點橫坐標d；
（2）若質(zhì)子經(jīng)過磁場最后能無限靠近M點，則矩形區(qū)域的最小面積是多少；
（3）在（2）的前提下，該質(zhì)子由M點出發(fā)返回到無限靠近M點所需的時間。

(1)  (2) (3) +

解析試題分析：（1）粒子從M點到N點做類平拋運動，設(shè)運動時間為t1，則有
（1分）   （1分）   （2分）
解得，（2分）
（2）根據(jù)題意作出質(zhì)子的運動軌跡如圖所示

設(shè)粒子到達N點時沿x軸正方向分速度為vx，則（1分）
質(zhì)子進入磁場時的速度大小為（2分）
質(zhì)子進入磁場時速度方向與x軸正方向夾角為45o（1分）
根據(jù)幾何關(guān)系，質(zhì)子在磁場中做圓周運動的半徑為R＝，AB邊的最小長度為2R＝2，BC邊的最小長度為R+d＝+d，矩形區(qū)域的最小面積為S＝（2分）
（3）質(zhì)子在磁場中運動的圓心角為，運動時間t2＝（1分）
又（2分）
根據(jù)對稱性，質(zhì)子在第二象限運動時間與在第一象限運動時間相等，質(zhì)子在第一象限運動時間（1分）
質(zhì)子由M點出發(fā)返回M點所需的時間為：T＝2t1+t2＝+（2分）
考點：帶電粒子在電磁場中的運動 勻變速曲線運動規(guī)律 勻速圓周運動規(guī)律

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如右圖所示，沒有磁場時，顯像管內(nèi)電子束打在熒光屏正中的O點，加磁場后電子束打在熒光屏O點上方的P點，則所加磁場的方向可能是(　　)

A．垂直于紙面向內(nèi)　　　　B．垂直于紙面向外
C．平行于紙面向上D．平行于紙面向下

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示豎直平面內(nèi)，存在范圍足夠大的勻強磁場和勻強電場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向外，電場強度大小為E，電場方向豎直向下，另有一個質(zhì)量為m帶電量為q（q>0）的小球，設(shè)B、E、q、m、θ和g（考慮重力）為已知量。

（1）若小球射入此復(fù)合場恰做勻速直線運動，求速度v1大小和方向。
（2）若直角坐標系第一象限固定放置一個光滑的絕緣斜面，其傾角為θ，設(shè)斜面足夠長，從斜面的最高點A由靜止釋放小球，求小球滑離斜面時的速度v大小以及在斜面上運動的時間
（3）在（2）基礎(chǔ)上，重新調(diào)整小球釋放位置，使小球到達斜面底端O恰好對斜面的壓力為零，小球離開斜面后的運動是比較復(fù)雜的擺線運動，可以看作一個勻速直線運動和一個勻速圓周運動的疊加，求小球離開斜面后運動過程中速度的最大值及所在位置的坐標。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（22分）如圖所示，豎直面內(nèi)有一倒立等邊三角形OMN區(qū)域，連長為L，MN邊是水平的。在該區(qū)域有一垂直紙面向外磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。在同一豎直面內(nèi)有一束質(zhì)量為m、電荷量為q、速度大小不同的帶正電粒子從N點沿NM方向射入該磁場區(qū)域（可認為能發(fā)生偏轉(zhuǎn)）。過O點作與MN邊平行的直線作為X坐標軸，且O點為X坐標軸的原點。不計粒子的重力及粒子間的相互作用力，試求：

（1）射到X坐標軸上的O點的粒子速度大小；
（2）垂直O(jiān)M邊射出的粒子與X坐標軸的交點位置；
（3）粒子在磁場中運動的時間和速度的關(guān)系。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，在xOy平面的第一、四象限內(nèi)存在著方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，第四象限內(nèi)存在方向沿-y方向、電場強度為E的勻強電場。從y軸上坐標為a的一點向磁場區(qū)發(fā)射速度大小不等的帶正電同種粒子，速度方向范圍是與+y方向成30°～150°，且在xOy平面內(nèi)。結(jié)果所有粒子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后都垂直打到x軸上，然后進入第四象限的勻強電場區(qū)。已知帶電粒子電量為q，質(zhì)量為m，粒子的重力及粒子間相互作用不計。求：

（1）垂直y軸方向射入磁場粒子運動的速度大小v1；
（2）求粒子在第Ⅰ象限的磁場中運動的最長時間與最短時間差。；
（3）從x軸上x=（-1）a點射人第四象限的粒子穿過電磁場后經(jīng)過y軸上y=-b的點，求該粒子經(jīng)過y=-b點的速度大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，兩平行金屬板間距為2l，極板長度為4l，兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓（t=0時上極板帶正電）．以極板間的中心線OO1為x軸建立坐標系，現(xiàn)在平行板左側(cè)入口正中部有寬度為l的電子束以平行于x軸的初速度v0從t=0時不停地射入兩板間．已知電子都能從右側(cè)兩板間射出，射出方向都與x軸平行，且有電子射出的區(qū)域?qū)挾葹?l．電子質(zhì)量為m，電荷量為e，忽略電子之間的相互作用力．
     
⑴求交變電壓的周期T和電壓U0的大��；
⑵在電場區(qū)域外加垂直紙面的有界勻強磁場，可使所有電子經(jīng)過有界勻強磁場均能會聚于（6l，0）點，求所加磁場磁感應(yīng)強度B的最大值和最小值；
⑶求從O點射入的電子剛出極板時的側(cè)向位移y與射入電場時刻t的關(guān)系式．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（19分）如圖（甲）所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN，PQ相距為L=1m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角α=37°，導(dǎo)軌電阻不計.磁感應(yīng)強度為B1=2T的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，長為L=1m的金屬桿ab垂直于MN，PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬桿的質(zhì)量為m1=2kg、電阻為R1=3Ω.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路，電路中通過導(dǎo)線接一對水平放置的平行金屬板，兩板間距離和板長均為d=1m，定值電阻為R2=1Ω.現(xiàn)閉合開關(guān)S并將金屬桿由靜止釋放，取重力加速度g=10m/s2.
（1）求金屬桿沿導(dǎo)軌下滑的最大速率vm；
（2）當金屬桿穩(wěn)定下滑時，在水平放置的平行金屬板間加一垂直于紙面向里的勻強磁場B2=3T，在下板的右端C點且非�？拷掳宓奈恢糜幸毁|(zhì)量為m2=6×10-5kg、帶電量為q=-1×10-4C的液滴以初速度v水平向左射入磁場，該液滴可視為質(zhì)點，要使帶電液滴能從金屬板間射出，則初速度v滿足什么條件？
（3）若帶電液滴射入的速度恰好使液滴從D點飛出，液滴從C點射入時，再從該磁場區(qū)域加一個如圖（乙）所示的變化磁場（正方向與B2方向相同，不考慮磁場變化所產(chǎn)生的電場），求該帶電液滴從C點射入到運動到D點所經(jīng)歷的時間t.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖甲所示，圓形導(dǎo)線框中磁場B1的大小隨時間周期性變化，使平行金屬板M、N間獲得如圖乙的周期性變化的電壓。M、N中心的小孔P、Q的連線與金屬板垂直，N板右側(cè)勻強磁場（磁感應(yīng)強度為B2）的區(qū)域足夠大。絕緣檔板C垂直N板放置，距小孔Q點的距離為h�，F(xiàn)使置于P處的粒子源持續(xù)不斷地沿PQ方向釋放出質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子（其重力、初速度、相互間作用力忽略不計）。

（1）在0～時間內(nèi)，B1大小按的規(guī)律增大，此時M板電勢比N板高，請判斷此時B1的方向。試求，圓形導(dǎo)線框的面積S多大才能使M、N間電壓大小為U？
（2）若其中某一帶電粒子從Q孔射入磁場B2后打到C板上，測得其落點距N板距離為2h，則該粒子從Q孔射入磁場B2時的速度多大？
（3）若M、N兩板間距d滿足以下關(guān)系式：，則在什么時刻由P處釋放的粒子恰能到達Q孔但不會從Q孔射入磁場？結(jié)果用周期T的函數(shù)表示。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(18分)如圖所示，位于A板附近的放射源P連續(xù)釋放出質(zhì)量分別為m和2m、電荷量均為+q的a、b兩種粒子，它們從靜止開始經(jīng)極板A、B間電場加速后，沿中心軸線方向進入平行極板M、N間的偏轉(zhuǎn)電場，飛出偏轉(zhuǎn)電場后進入右側(cè)的有界勻強磁場，最后打在位于磁場邊界上的熒光屏上并產(chǎn)生光斑(熒光屏的下端位于中心軸線上）.已知A、B問電壓為;極板M、N長為L，間距為，也板間電壓為，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里，磁場的左邊界與中心軸線垂直.不計粒子的重力及其相互間的作用.求

(1)兩種粒子射入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度;
(2)兩種粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)距離和偏轉(zhuǎn)角度的正切值;
(3)實驗發(fā)現(xiàn)，熒光屏上出現(xiàn)了兩個光斑，求這兩個光斑間的距離.

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