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(12分)如下图所示,初速度为零的负离子经电势差为U的匀强电场加速后,从离子枪T
中水平射出,经过一段路程后进入水平放置的距离为d的两平行金属板MN和PQ之间,
离子所经空间存在着磁感应强度为B的匀强磁场.不考虑离子重力作用,离子的荷质比在什么范围内,离子才能打在金属板PQ上?

试题分析:在加速过程中,据动能定理有mv2=qU ①(2分)
分析离子进入磁场后打到金属板两端的轨迹,如图所示,设半径分别为R1和R2,则离子打到金属板上的条件是R1≤R≤R2(2分)

勾股定理知:
 ②(1分)
由②式解得R1d ③
同理可得:R22=(2d)2+(R2)2 ④(1分)
由④式解得:R2d ⑤
离子在磁场中运动时,由洛仑兹力和向心力公式可得:
 ⑥(1分)
由⑥式解得: ⑦(1分)
由①⑦式解得: ⑧(2分)
因R1≤R≤R2 由③⑤⑧可得:
 ⑨(2分
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图,直角坐标系在一真空区域里,y轴的左方有一匀强电场,场强方向跟y轴负方向成θ=30°角,y轴右方有一垂直于坐标系平面的匀强磁场,在x轴上的A点有一质子发射器,它向x轴的正方向发射速度大小为v=2.0×106m/s的质子,质子经磁场在y轴的P点射出磁场,射出方向恰垂直于电场的方向,质子在电场中经过一段时间,运动到x轴的Q点。已知A点与原点O的距离为10cm,Q点与原点O的距离为(20-10)cm,质子的比荷为。求:

(1)磁感应强度的大小和方向;
(2)质子在磁场中运动的时间;
(3)电场强度的大小。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,在竖直平面内建立xOy直角坐标系,Oy表示竖直向上的方向。已知该平面内存在沿x轴负方向的区域足够大的匀强电场,现有一个带电量为2.5×10-4C,质量为0.5kg 的小球从坐标原点O沿y轴正方向以一定的初速度竖直向上抛出,它到达的最高点位置为图中的Q点,不计空气阻力,g取10 m/s2。试分析求解:

(1) 小球带何种电荷;
(2) 该匀强电场的电场强度大小;
(3) 小球从O点抛出到落回x轴的过程中电势能的改变量;
(4) 小球落回x轴时的动能。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(12分)英国物理学家麦克斯韦认为,变化磁场会在空间激发感生电场,感生电场对自由电荷做功产生感生电动势。如图甲所示,方向竖直向下的磁场磁感应强度均匀增加,磁感应强度B随时间t的变化规律为B=kt(k为常数),这时产生感生电场的电场线是一系列逆时针方向以0为圆心的同心圆,且同一条电场线上各点的场强大小相等。
(1)在垂直磁场的平面内放一半径为r的导体环,求导体环中产生的感生电动势e;
(2)若在垂直磁场的平面内固定一半径为:的光滑绝缘细管,管内有一质量为m、带电量为+q的轻质小球,如图乙所示,使磁感应强度由零开始增大同时小球在感生电场的作用下,从静止开始运动,已知在半径为r的细管内二周产生的感生电动势e与该处感生电场电场强度E的关系为e=E·2πr,求当磁感应强度增大到B0时,细管对小球的弹力。(设小球在运动过程中电荷量保持不变,对原磁场的影响可忽略,不计小球重力。)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在图所示的空间直角坐标系所在的区域内,同时存在匀强电场E和匀强磁场B。已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的质子,穿过此区域时未发生偏转,则可以判断此区域中E和B的方向可能是

A.E和B都沿y轴的负方向
B.E和B都沿x轴的正方向
C.E沿y轴正方向,B沿z轴负方向
D.E沿z轴正方向,B沿y轴负方向

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(12分)如右图所示,PQ是两块平行金属板,上极板接电源正极,两极板之间的电压为U=1.2×104V,一带负电的粒子通过P极板的小孔以速度v0=2.0×104m/s垂直金属板飞入,通过Q极板上的小孔后,垂直AC边经中点O进入边界为等腰直角三角形的匀强磁场中,磁感应强度为B=1.0T,边界AC的长度为L=1.6m,粒子比荷=5×104C/kg,不计粒子的重力。求:

(1)粒子进入磁场时的速度大小;
(2)粒子经过磁场边界上的位置到B点的距离以及在磁场中的运动时间。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场,有一个带正电小球(电量为+q,质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下,那么,在电磁混合场中带电小球可能沿直线通过的有(    )

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示为带电平行板电容器.电容为c.板长为L,两板间距离d,在PQ板的下方有垂直纸面向里的匀强磁场.一个电荷量为、质量为m的带电粒子以速度从上板边缘沿平行于板的方向射入两板间.结果粒子恰好从下板右边缘飞进磁场,然后又恰好从下板的左边缘飞进电场.不计粒子重力.试求:

(1)板间匀强电场向什么方向?带电粒子带何种电荷?
(2)求出电容器的带电量Q
(3)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(4)粒子再次从电场中飞出时的速度大小和方向.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一带电粒子从平行带电金属板左侧中点垂直于电场线以速度v0射入电场中,恰好能从下板边缘以速度v1飞出电场.若其它条件不变,在两板间加入垂直于纸面向里的匀强磁场,该带电粒子恰能从上板边缘以速度v2射出.不计重力,则
A.2v0= v1+v2B.v0=C.v0=D.v0<v1=v2

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