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(19分)如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1 =" 0.40" T,方向垂直纸面向里,电场强度E = 2.0×105 V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有垂直纸面的正三角形匀强磁场区域(图中未画出),磁感应强度B2 =" 0.25" T。一束带电量q = 8.0×10-19 C,质量m = 8.0×10-26 kg的正离子从P点射入平行板间,不计重力,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.2m)的Q点垂直y轴射向三角形磁场区,离子通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为60°。则:

(1)离子运动的速度为多大?
(2)若正三角形区域内的匀强磁场方向垂直纸面向外,离子在磁场中运动的时间是多少?
(3)若正三角形区域内的匀强磁场方向垂直纸面向里,正三角形磁场区域的最小边长为多少?
(4)第(3)问中离子出磁场后经多长时间到达X轴?

(1);(2);(3)(4)

解析试题分析:(1)(2分)粒子在板间沿中线PQ做直线运动,说明受力平衡,由受力平衡条件得
   V= (2分)
(2)(5分)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得
       (2分)
 (2分)

规范做好示意图1分
(3)(8分)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,过程示意图如图所示,规范做图(2分)
由牛顿第二定律得   (2分)
几何关系得     (2分)
       (2分)
(4)(4分)离子出磁场后做匀速直线运动,几何关系得位移
  (2分)
 s        (2分)
考点:带电粒子在电场磁场中的运动

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

(4分)将长为1 m的导线ac从中点b折成如图所示的形状,放入B=0.08 T的匀强磁场中,abc平面与磁场垂直.若在导线abc中通入25 A的直流电,则整个导线所受安培力大小为________ N.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁应强度为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴,一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,M、N之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ,不计空气阻力,重力加速度为g,求:

(1)电场强度E的大小和方向;
(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;
(3)小球从A点运动到N点的时间t.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,在匀强电场中建立直角坐标系xoy,y轴竖直向上,一质量为m、电荷量为+q的微粒从x轴上的M点射出,方向与x轴夹角为θ,微粒恰能以速度v做匀速直线
运动,重力加速度为g。

(1)求匀强电场场强E的大小及方向;
(2)若再叠加一圆形边界的匀强磁场,使微粒能到达x轴上的N点,M、N两点关于原点o对称,=L,微粒运动轨迹也关于y轴对称。 己知所叠加磁场的磁感应强度大小为B,方向 垂直xoy平面向外。求磁场区域的最小面积S 及微粒从M运动到N的时间t。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(18分)如图(a)所示,平行金属板间的距离为,现在板上加上如图(b)所示的方波形电压,=0时板比板的电势高,电压的正向值为,反向值也为,现有由质量为的带正电且电荷量为的粒子组成的粒子束,从的中点以平行于金属板方向的速度不断射入,所有粒子不会撞到金属板且在间的飞行时间均为,不计重力影响。试求:

(1)粒子射出电场时的速度大小及方向;
(2)粒子打出电场时位置离点的距离范围;
(3)若要使打出电场的粒子经某一垂直纸面的圆形区域匀强磁场偏转后,都能到达圆形磁场边界的同一个点,而便于再收集,则磁场区域的最小半径和相应的磁感强度是多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(10分)如图所示是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝S2、S3、方向垂直于磁场区的界面PQ,方向垂直于磁场区的界面PQ,射入磁感强度为B的匀强磁场。最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭缝s3的细线。若测得细线到狭缝s3的距离为d,试导出分子离子的质量m的表达式。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图,OAC的三个顶点的坐标分别为O(0,0)、A(0,L)、C(,0),在OAC区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。在t=0时刻,同时从三角形的OA边各处以沿y轴正向的相同速度将质量均为m,电荷量均为q的带正电粒子射入磁场,已知在t=t0时刻从OC边射出磁场的粒子的速度方向垂直于y轴。不计粒子重力和空气阻力及粒子间相互作用。

(1)求磁场的磁感应强度B的大小;
(2)若从OA边两个不同位置射入磁场的粒子,先后从OC边上的同一点P(P点图中未标出)射出磁场,求这两个粒子在磁场中运动的时间t1与t2之间应满足的关系;
(3)从OC边上的同一点P射出磁场的这两个粒子经过P点的时间间隔与P点位置有关,若该时间间隔最大值为,求粒子进入磁场时的速度大小。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(8分)如图所示为一速度选择器,板间存在方向互相垂直的匀强电场和磁场。现有速率不同的电子从A点沿直线AB射入板间。平行板间的电压为300 V,间距为5 cm,垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T,问:

(1)匀强磁场的方向指向纸面里还是向外?
(2)能沿直线通过该速度选择器的电子的速率?

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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轴的上方(y>0的空间内)存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带正电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成45°角,若粒子的质量为m,电量为q,求:

(1)该粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径;
(2)该粒子在磁场中运动的时间;
(3)该粒子射出磁场的位置坐标。

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