（18分）如圖甲所示，豎直面MN的左側(cè)空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)（上、下及左側(cè)無邊界）。一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電的小球，以大小為v0的速度垂直于豎直面MN向右作直線運(yùn)動(dòng)。小球在t=0時(shí)刻通過電場(chǎng)中的P點(diǎn)，為使小球能在以后的運(yùn)動(dòng)中豎直向下通過D點(diǎn)（P、D間距為L(zhǎng)，且它們的連線垂直于豎直平面MN，D到豎直面MN的距離DQ等于L/π），經(jīng)過研究，可以在電場(chǎng)所在的空間疊加如圖乙所示隨時(shí)間周期性變化的、垂直紙面向里的磁場(chǎng)，設(shè)且為未知量。求：
（1）場(chǎng)強(qiáng)E的大小；
（2）如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B0為已知量，試推出滿足條件t1的表達(dá)式；
（3）進(jìn)一步的研究表明，豎直向下的通過D點(diǎn)的小球?qū)⒆鲋芷谛赃\(yùn)動(dòng)。則當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)的周期最大時(shí)，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B0及運(yùn)動(dòng)的最大周期T的大小，并在圖中定性畫出此時(shí)小球運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡。
     
（1）E=mg/q  （2）
（3）   小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡圖如圖所示

試題分析：（1）小球進(jìn)入電場(chǎng)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)　Eq=mg　　�、� （2分）
E=mg/q      ② （2分）
（2）在t1時(shí)刻加磁場(chǎng)，小球在時(shí)間t０內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)周期為T0，半徑為R 。
有： ③（2分）   豎直向下通過D點(diǎn)應(yīng)有：PF-PD=R 
即： ④（2分）     將④代入⑤式解得 ⑤（2分）
（3）小球運(yùn)動(dòng)的速率始終不變，當(dāng)R變大時(shí)，也增加，小球在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期T也增加。在小球不飛出電場(chǎng)的情況下，當(dāng)T最大時(shí)有：DQ="2R" 即 ⑥（2分）解得 ⑦（2分）
結(jié)合乙圖及軌跡圖可知，小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大周期：
 ⑧（2分）
小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡圖如圖所示（2分）
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，Ox、Oy、Oz為相互垂直的坐標(biāo)軸，Oy軸為豎直方向，整個(gè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為q的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度v0沿Ox軸正方向拋出（不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g）．求：

（1）若在整個(gè)空間加一勻強(qiáng)電場(chǎng)E1，使小球在xOz平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求場(chǎng)強(qiáng)E1；
（2）若在整個(gè)空間加一勻強(qiáng)電場(chǎng)E2，使小球沿Ox軸做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求E2的大��；
（3）若在整個(gè)空間加一沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E3，使E3＝3E1，求該小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O拋出后，經(jīng)過y軸時(shí)的坐標(biāo)y的表達(dá)式．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶電微粒由a點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是（   ）
A．微粒一定帶負(fù)電B．微粒動(dòng)能一定減小
C．微粒的電勢(shì)能一定增加D．微粒的機(jī)械能不變

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖甲所示，兩塊足夠大的平行金屬板水平放置，極板間加有空間分布均勻、大小隨時(shí)間周期性變化、方向豎直向下的電場(chǎng)，變化規(guī)律如圖乙所示，在t=0時(shí)刻從負(fù)極板由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q（q<0）的質(zhì)點(diǎn)。已知電場(chǎng)強(qiáng)度，同時(shí)t0也為已知量。


（1）若質(zhì)點(diǎn)恰好在t=3t0時(shí)刻到達(dá)正極板，試求兩極板之間的距離d
（2）在第（1）問的條件下，在極板間再加上空間分布均勻、大小隨時(shí)間周期性變化、方向垂直紙面向外的磁場(chǎng)，變化規(guī)律如圖丙所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度。試求：
①帶電質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)正極板
②帶電質(zhì)點(diǎn)在極板間做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑
③畫出質(zhì)點(diǎn)在極板間運(yùn)動(dòng)的軌跡圖（不需要寫計(jì)算過程）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)相互垂直，現(xiàn)有一束帶電粒子（不計(jì)重力），以速度v0沿圖示方向恰能直線穿過，正確的分析是（   ）
A．如果讓平行板電容器左極板為正極，則帶電粒子必須從下向上以v0進(jìn)入該區(qū)域才能沿直線穿過
B．如果帶正電粒子以大于v0的速度沿v0方向射入該區(qū)域時(shí)，其電勢(shì)能越來越小
C．如果帶負(fù)電粒子速度小于v0，仍沿v0方向射入該區(qū)域時(shí)，其電勢(shì)能越來越大
D．無論帶正電還是帶負(fù)電的粒子，若從下向上以速度v0進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，其動(dòng)能都一定增加

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（17分）如圖所示，真空中有以O(shè)1為圓心，r為半徑的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓形磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外。x=r的虛線右側(cè)足夠大的范圍內(nèi)有方向豎直向下、大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。從O點(diǎn)在紙面內(nèi)向各個(gè)不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，設(shè)質(zhì)子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r，已知質(zhì)子的電荷量為e，質(zhì)量為m。求：

(1)質(zhì)子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小；
(2)速度方向沿y軸正方向射入磁場(chǎng)的質(zhì)子到達(dá)x軸所需的時(shí)間；
(3)速度方向與y軸正方向成37°角且與x軸正方向成127°角射入磁場(chǎng)的質(zhì)子到達(dá)x軸時(shí)的位置坐標(biāo)。(已知sin37°＝0.6，cos37°="0.8)"

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

(12分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長(zhǎng)為L(zhǎng)的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔S1、S2，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，電壓的大小為U0，周期為T0。在t=0時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為－q(q>0)的粒子由S1靜止釋放，粒子在電場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，在t=時(shí)刻通過S2垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)。(不計(jì)粒子重力，不考慮極板外的電場(chǎng))

(1)求粒子到達(dá)S2時(shí)的速度大小v
(2)為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件；
(3)若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在t=T0時(shí)刻再次到達(dá)S1，而再次進(jìn)入電場(chǎng)被加速，求該過程中粒子在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，兩板間電壓可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值。靜止的帶電粒子帶電量為+q，質(zhì)量為m（不計(jì)重力），從點(diǎn)P經(jīng)電場(chǎng)加速后，從小孔 Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，CD為磁場(chǎng)邊界上的一絕緣板，它與N板的夾角為a=45°，孔Q到板的下端C的距離為L(zhǎng)。當(dāng)M、N兩板間電壓取最大值時(shí)，粒子恰垂直打在CD板上。求

（1）兩板間電壓的最大值Um；
（2）CD板上可能被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度
（3）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間tm。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，實(shí)線表示在豎直平面內(nèi)的電場(chǎng)線，電場(chǎng)線與水平方向成α角，水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線l做直線運(yùn)動(dòng)，l與水平方向成β角，且α＞β，則下列說法中錯(cuò)誤的是（        ）
A．液滴一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B．液滴一定帶正電
C．電場(chǎng)線方向一定斜向上
D．液滴有可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)

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