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    （18分）如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。一带正电荷的粒子沿图中直线以速率v0从圆上的a点射入柱形区域，从圆上b点射出（b点图中未画）磁场时速度方向与射入时的夹角为60°。已知圆心O到直线的距离为。现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线从a点射入柱形区域，也在b点离开该区域。不计重力，求：
    （1）粒子的比荷（电荷与质量的比值）；
    （2）电场强度的大小。
    （1）；（2）

    试题分析：（1）（10分）粒子在磁场中做圆周运动。设圆周半径为r，由牛顿第二定律和洛仑兹力公式得①（2分）

    大致画出b点位置及粒子运动轨迹，轨迹圆的圆心为O'，连接ab及O'a、O'b，由题知半径转过的圆心角θ=60°，ΔO'ab为等边三角形，∠O'ab=60°，则∠bac=30°，其中Oc为入射线的垂线段，而在ΔOac中，因，，所以∠Oac=30°，即O点在ab连线上。（3分）
    由几何关系知：r=2R ②（2分）
    由①②两式解得： ③（3分）
    （2）（8分）考虑粒子在电场中的运动。设电场强度的大小为E，粒子在电场中做类平抛运动。设其加速度大小为a，由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得qE="ma" ④（2分）
    由于ab是圆的直径，入射方向与圆交于d点，则有bd垂直于ad，则ad长度为粒子在垂直于电场方向的位移，bd为粒子在平行于电场方向的位移。由运动学公式得
     ⑤（2分）
    2Rcos30°=v0t ⑥（2分）
    由③④⑤⑥解得（2分）
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （18分）如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，电场宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到O点，然后重复上述运动过程．求：

    （1）中间磁场区域的宽度d；
    （2）带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图所示，空间中有沿-z方向的匀强电场，沿+y方向的匀强磁场，沿-y方向的重力场。有一带电粒子以初速度v沿+x方向射入，则粒子可能做
    A．匀速直线运动B．匀速圆周运动
    C．匀变速直线运动D．匀变速曲线运动

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （18分）如图甲所示，两平行金属板A、B的板长和板间距离均为L（L=0.1m），AB间所加电压u=200sin100πtV，如图乙所示。平行金属板右侧L/2处有一竖直放置的金属挡板C，高度为13L/12并和A、B间隙正对，C右侧L处有一竖直放置的荧光屏S。从O点沿中心轴线OO/以速度v0=2.0×103m/s连续射入带负电的离子，离子的比荷q/m=3×104 C/kg，（射到金属板上的离子立即被带走，不对周围产生影响，不计离子间的相互作用，离子在A、B两板间的运动可视为在匀强电场中的运动。）离子打在荧光屏上，可在荧光屏中心附近形成一个阴影。π取3，离子的重力忽略。
    （1）求荧光屏中心附近阴影的长度。
    （2）为使从A极板右侧边缘打出的离子能到达屏的中点O/，可在挡板正上方一圆形区域加垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B=T（圆心在挡板所在垂线上，图中未画出），求所加圆形磁场的面积和离子在磁场区域运动的时间。（计算结果全部保留二位有效数字）

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    (20 分)如图甲所示，偏转电场的两个平行极板水平放置，板长L=0.08m，板间距足够大，两板的右侧有水平宽度l=0.06m、竖直宽度足够大的有界匀强磁场。一个比荷为的带负电粒子以速度v0=8×105m/s从两板中间沿与板平行的方向射入偏转电场，若从该粒子进入偏转电场时开始计时，板间场强恰好按图乙所示的规律变化，粒子离开偏转电场后进入匀强磁场并最终垂直磁场右边界射出。不计粒子重力，

    求：(1)粒子在磁场中运动的速率v；
    (2)粒子在磁场中运动的轨道半径R和磁场的磁感应强度B；
    (3)粒子从进入偏转电场到离开磁场所用的时间。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零,C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是（  ）
    A．这离子带负电荷
    B．A点和B点位于同一高度
    C．离子在C点时速度最大
    D．离子到达B点时，将沿原曲线返回A点

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （19分）如图，在竖直平面内有以O为坐标原点的xOy坐标系，x≥0处有一块水平放置的粗糙薄板，已知P点坐标（L，0）。原点O处放一个质量为2m的绝缘物块A（可看做质点），A与薄板间的动摩擦因数为μ；第二、三象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；第三、四象限内有沿y轴正向的匀强电场，第三象限内电场强度大小为，第四象限内电场强度大小为；另有一个质量为m，带电量为q（q>0）的小球B从第二象限内的某点由静止释放，当它的运动方向变为水平方向时恰与A相撞，碰撞过程系统损失了的能量，B球电荷量不变。碰后A获得沿x轴正向的速度，最后停止在P点；B球反弹后最后也打在P点。求：

    ⑴B球经过y轴时的坐标；
    ⑵B球静止释放点离x轴的高度。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    如图，长为L的一对平行金属板平行正对放置，间距，板间加上一定的电压．现从左端沿中心轴线方向入射一个质量为m、带电量为+q的带电微粒，射入时的初速度大小为v0．一段时间后微粒恰好从下板边缘P1射出电场，并同时进入正三角形区域．已知正三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1，三角形的上顶点A与上金属板平齐，底边BC与金属板平行．三角形区域的右侧也存在垂直纸面向里、范围足够大的匀强磁场B2，且B2=4B1．不计微粒的重力，忽略极板区域外部的电场．

    （1）求板间的电压U和微粒从电场中射出时的速度大小和方向．
    （2）微粒进入三角形区域后恰好从AC边垂直边界射出，求磁感应强度B1的大小．
    （3）若微粒最后射出磁场区域时与射出的边界成30°的夹角，求三角形的边长．

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （14分）如图所示，图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U。两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里；图中右边有一半径为R、圆心为O的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里。一电荷量为q的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径PQ方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出，已知弧QG所对应的圆心角为。离子重力不计。求：

    （1）离子速度的大小；
    （2）离子在圆形磁场区域内做圆周运动的半径；
    （3）离子的质量。

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