（18分）真空中有如图l装置，水平放置的金属板A、B中间开有小孔，小孔的连线沿竖直放置的金属板C、D的中间线，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（初速不计、重力不计）P进入A、B间被加速后，再进入金属板C、D间的偏转电场偏转，并恰能从D板下边缘射出。已知金属板A、B间电势差为UAB=+U0，C、D板长度均为L，C、D板间距为
。在金属板C、D下方有如图l所示的、有上边界的、范围足够大的匀强磁场，该磁场上边界与金属板C、D下端重合，其磁感应强度随时间变化的图象如图2，图2中的B0为已知，但其变化周期T未知，忽略偏转电场的边界效应。
（1）求金属板C、D间的电势差UCD；
（2）求粒子刚进入磁场时的速度；
（3）已知垂直纸面向里的磁场方向为正方向，该粒子在图2中t=
时刻进入磁场，并在t=T0时刻的速度方向恰好水平，求该粒子从射入磁场到离开磁场的总时间t总。
（1）
（2）
，方向与竖直方向夹角为30o
(3) 
解析试题分析：（1）设粒子进入偏转电场瞬间的速度为v0，对粒子加速过程由动能定理：
得到 
（2分）
进入偏转电场中，水平位移
（1分）
其中加速度
（式中d = ） （1分）
竖直位移与时间关系
（1分）
又依题意“恰能从D板下边缘射出”： 
（1分）
解得: （1分）
（2）设粒子进入磁场时的速度为v，对粒子的偏转过程有
（2分）
解得： （1分）
设粒子由k点离开电场时偏转角为θ，则
解得
（2分）
（3）粒子在磁场中做圆周运动轨迹如图所示，
周期为：
（1分）
粒子从k进入磁场沿逆时针方向运动,由“在
时刻的速度方向恰好水平”知，轨迹对应的圆心角为
，此过程对应的运动时间为
，到达了e点；接着磁场反向，在
内粒子沿顺时针方向运动半周到达f点；此时磁场再反向，粒子在
内沿逆时针方向运动到g点；接着在
内运动到h点；再接着在
内运动到i点；最后经
离开磁场。
则该粒子从射入磁场到离开磁场的总时间为
（4分）
即 （1分）
考点：本题考查了带电粒子在电场中的偏转和磁场中的偏转的综合应用
天天向上一本好卷系列答案
小学生10分钟应用题系列答案科目：高中物理 来源： 题型：计算题
如图所示，两根足够长、相距为L的金属直角导轨，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。一绝缘细线跨过导轨直角顶点处定滑轮连接两金属细杆ab、cd，杆通过两端金属小圆环垂直套在导轨上，细杆质量均为m、电阻均为R，整个装置处于磁感强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。保持细线拉直后同时无初速释放两细杆，cd杆下降高度h时达到最大速度。 ab杆一直在水平导轨上运动，接触处摩擦及导轨电阻均不计，取重力加速度为g。求：
(1)刚释放时，ab杆的加速度大小；
(2)下滑过程中，cd杆的最大速率；
(3)从开始释放到刚好达到最大速度的过程中整个回路所产生的热量。
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
如图所示，一带电粒子以某一速度在竖直平面内做直线运动，经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的最小的圆形匀强磁场区域（图中未画出磁场区域），粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L的匀强电场。电场强度大小为E，方向竖直向上。当粒子穿出电场时速度大小变为原来的
倍。已知带电粒子的质量为m，电量为g，重力不计。粒子进入磁场前的速度如图与水平方向成θ＝60°角。求：
（1）粒子带什么性质的电荷；
（2）粒子在磁场中运动时速度多大；
（3）该最小的圆形磁场区域的面积为多大？
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
（10分）如图所示，一个质量m=2.0×10-11kg、电荷量q=1.0×10-5C的带电粒子（重力忽略不计），从静止开始经U1=100V电场加速后，沿两平行金属板间中线水平进入电压U2=100V的偏转电场，带电粒子从偏转电场射出后，进入垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的左右边界均与偏转电场的金属板垂直。已知偏转电场金属板长L=20cm、两板间距
，匀强磁场的宽度D=10cm。求：
（1）带电粒子进入偏转电场时的速度v0；
（2）带电粒子射出偏转电场时速度v的大小和方向；
（3）为了使带电粒子不从磁场右边界射出，匀强磁场磁感应强度的最小值B。
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
（15分）如图所示，在
平面直角坐标系中，直线
与
轴成30°角，
点的坐标为（
，0），在轴与直线
之间的区域内，存在垂直于
平面向里磁感强度为
的匀强磁场．均匀分布的电子束以相同的速度
从轴上
的区间垂直于轴和磁场方向射入磁场．己知从轴上
点射入磁场的电子在磁场中的轨迹恰好经过
点，忽略电子间的相互作用，不计电子的重力．
（1）电子的比荷（
）；
（2）有一电子，经过直线MP飞出磁场时，它的速度方向平行于y轴，求该电子在y轴上的何处进入磁场；
（3）若在直角坐标系的第一象限区域内，加上方向沿轴正方向大小为
的匀强电场，在
处垂直于
轴放置一平面荧光屏，与轴交点为
，求：从O点上方最远处进入电场的粒子打在荧光屏上的位置。
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在Oxy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场I和II，两电场的边界均是边长为L的正方形，两个匀强电场相距为L。在该区域AB边的中点处由静止释放电子，不计电子所受重力。
（1）确定电子离开ABCD区域时的位置坐标。
（2）若已知电子电荷量为e、质量为m，求电子由静止释放到离开ABCD区域所经历的时间。
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
（15分）如图所示，在直角坐标系xoy的第一、四象限区域内存在两个有界的匀强磁场：垂直纸面向外的匀强磁场Ⅰ、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ，O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点，OM=MP=L.在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场. 一质量为
带电量为
的带电粒子从电场中坐标为（-2L，-L）的点以速度v0沿+x方向射出，恰好经过原点O处射入区域Ⅰ又从M点射出区域Ⅰ（粒子的重力忽略不计）
（1）求第三象限匀强电场场强E的大小；
（2）求区域Ⅰ内匀强磁场磁感应强度B的大小；
（3）如带电粒子能再次回到原点O，问区域Ⅱ内磁场的宽度至少为多少？粒子两次经过原点O的时间间隔为多少？
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
（19分）电偏转和磁偏转技术在科学上有着广泛的应用，如图所示的装置中，AB、CD间的区域有竖直方向的匀强电场，在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。一带电粒子自O点以水平初速度
正对P点进入该电场后，从M点飞离CD边界时速度为
，再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域，并恰能返回O点。已知OP间距离为
，粒子质量为
，电量为
，粒子自身重力忽略不计。试求：
（1）P、M两点间的距离;
（2）返回O点时的速度大小;
（3）磁感强度的大小和有界匀强磁场区域的面积。
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科目：高中物理 来源： 题型：计算题
（12分）如图所示，在x轴上方有垂直于x0y平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E，一质量为m，电荷量为-q的粒子从坐标原点沿着y轴正方向射出，射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L，不计粒子所受重力。求：
（1）此粒子射出的速度v；
（2）运动的总路程X。
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