（18分）如圖甲所示，兩平行金屬板A、B的板長和板間距離均為L（L=0.1m），AB間所加電壓u=200sin100πtV，如圖乙所示。平行金屬板右側(cè)L/2處有一豎直放置的金屬擋板C，高度為13L/12并和A、B間隙正對，C右側(cè)L處有一豎直放置的熒光屏S。從O點(diǎn)沿中心軸線OO/以速度v0=2.0×103m/s連續(xù)射入帶負(fù)電的離子，離子的比荷q/m=3×104 C/kg，（射到金屬板上的離子立即被帶走，不對周圍產(chǎn)生影響，不計(jì)離子間的相互作用，離子在A、B兩板間的運(yùn)動(dòng)可視為在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)。）離子打在熒光屏上，可在熒光屏中心附近形成一個(gè)陰影。π取3，離子的重力忽略。
（1）求熒光屏中心附近陰影的長度。
（2）為使從A極板右側(cè)邊緣打出的離子能到達(dá)屏的中點(diǎn)O/，可在擋板正上方一圓形區(qū)域加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=T（圓心在擋板所在垂線上，圖中未畫出），求所加圓形磁場的面積和離子在磁場區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。（計(jì)算結(jié)果全部保留二位有效數(shù)字）
（1）0.22m  （2）3.5×10-5s

試題分析：（1）（6分）設(shè)兩板間所加電壓U時(shí)，負(fù)離子離開電場時(shí)的側(cè)向距離y，
由牛頓第二定律得：      
得　　而     故　   由幾何關(guān)系，有　　 
因?yàn)橄嗤碾x子當(dāng)加上大小相等的反向電壓時(shí)，離子偏轉(zhuǎn)對稱于OO′軸，所以屏上的陰影長度為：　
（2）（12分）設(shè)離子在偏轉(zhuǎn)電壓U中加速后以速度v進(jìn)入磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑為R，滿足條件的離子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。

離子以v=進(jìn)入磁場，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 由 知，
代入數(shù)據(jù)得  由幾何關(guān)系，所加的磁場的半徑：，所以 
所加磁場的面積：    
因?yàn)?img src="http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140825/20140825004313409767.png" style="vertical-align:middle;" />，且離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度為90°，
所以，離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 
練習(xí)冊系列答案
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，質(zhì)量為m帶電量為q的帶電粒子，從離子源以很小的速度進(jìn)入電勢差為U的電場中加速后垂直進(jìn)入磁場強(qiáng)度為B的磁場中，不計(jì)粒子從離子源射出時(shí)的速度，求：

（1）帶電粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度大��？
（2）帶電粒子進(jìn)入磁場的偏轉(zhuǎn)半徑？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在xoy平面內(nèi)的y軸左側(cè)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，y軸右側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，y軸為勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的理想邊界。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計(jì)重力）從x軸上的N點(diǎn)（-L，0）以v0沿x軸正方向射出。已知粒子經(jīng)y軸的M點(diǎn)（0，-L/2）進(jìn)入磁場，若勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為.求：

（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大��；
（2）若粒子離開電場后，y軸左側(cè)的電場立即撤去，通過計(jì)算判斷粒子離開磁場后到達(dá)x軸的位置是在N點(diǎn)的左側(cè)還是右側(cè)？
（3）若粒子離開電場后，y軸左側(cè)的電場立即撤去。要使粒子能回到N點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)改為多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，真空中以為圓心，半徑r=0.1m的圓形區(qū)域內(nèi)只存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，圓形區(qū)域的最下端與xoy坐標(biāo)系的x軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O，圓形區(qū)域的右端與平行y軸的虛線MN相切，在虛線MN右側(cè)x軸的上方足夠大的范圍內(nèi)有方向水平向左的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E=1.0×105 N/C�，F(xiàn)從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xoy平面在y軸兩側(cè)各30°角的范圍內(nèi)發(fā)射速率均為v0=1.0×106m/s的帶正電粒子，粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r=0.1m，已知粒子的比荷，不計(jì)粒子的重力、粒子對電磁場的影響及粒子間的相互作用力，求：

（1）磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；
（2）沿y軸正方向射入磁場的粒子，在磁場和電場中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間；
（3）若將勻強(qiáng)電場的方向改為豎直向下，其它條件不變，則粒子達(dá)到x軸的最遠(yuǎn)位置與最近位置的橫坐標(biāo)之差。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖（a）所示，平行金屬板和間的距離為，現(xiàn)在、板上加上如圖（b）所示的方波形電壓，=0時(shí)板比板的電勢高，電壓的正向值為，反向值也為，現(xiàn)有由質(zhì)量為的帶正電且電荷量為的粒子組成的粒子束，從的中點(diǎn)以平行于金屬板方向的速度不斷射入，所有粒子不會(huì)撞到金屬板且在間的飛行時(shí)間均為，不計(jì)重力影響。試求：

（1）粒子射出電場時(shí)的速度大小及方向；
（2）粒子打出電場時(shí)位置離點(diǎn)的距離范圍；
（3）若要使打出電場的粒子經(jīng)某一垂直紙面的圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后，都能到達(dá)圓形磁場邊界的同一個(gè)點(diǎn)，而便于再收集，則磁場區(qū)域的最小半徑和相應(yīng)的磁感強(qiáng)度是多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）靜止于A處的離子，經(jīng)加速電壓U加速后沿圖中虛線圓弧通過靜電分析器，并從P點(diǎn)垂直CF進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)磁場．靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻射分布的電場，方向如圖所示；已知虛線圓弧的半徑為R，離子質(zhì)量為例、電荷量為、磁場方向垂直紙面向里；離子重力不計(jì)．
（1）求靜電分析器通道內(nèi)虛線所在位置處的電場強(qiáng)度；
（2）若離子最終能打在QF上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，電荷量為q的液滴在豎直面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則液滴的質(zhì)量和環(huán)繞速度分別為
A．，
B．，
C．B ，
D．，

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖，半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的橫截面（紙面），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里。一帶正電荷的粒子沿圖中直線以速率v0從圓上的a點(diǎn)射入柱形區(qū)域，從圓上b點(diǎn)射出（b點(diǎn)圖中未畫）磁場時(shí)速度方向與射入時(shí)的夾角為60°。已知圓心O到直線的距離為�，F(xiàn)將磁場換為平行于紙面且垂直于直線的勻強(qiáng)電場，同一粒子以同樣速度沿直線從a點(diǎn)射入柱形區(qū)域，也在b點(diǎn)離開該區(qū)域。不計(jì)重力，求：
（1）粒子的比荷（電荷與質(zhì)量的比值）；
（2）電場強(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

在xoy平面直角坐標(biāo)系的第Ⅰ象限有射線OA，OA與x軸正方向夾角為30°，如圖所示，OA與y軸所夾區(qū)域存在y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，其它區(qū)域存在垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場；有一帶正電粒子質(zhì)量m，電量q，從y軸上的P點(diǎn)沿著x軸正方向以大小為v0的初速度射入電場，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間沿垂直于OA方向經(jīng)過Q點(diǎn)進(jìn)入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)，過y軸正半軸上的M點(diǎn)再次垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場。已知OP = h，不計(jì)粒子的重力。

⑴ 求粒子垂直射線OA經(jīng)過Q點(diǎn)的速度vQ；
⑵ 求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E與勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值；
⑶ 粒子從M點(diǎn)垂直進(jìn)入電場后，如果適當(dāng)改變電場強(qiáng)度，可以使粒子再次垂直O(jiān)A進(jìn)入磁場，再適當(dāng)改變磁場的強(qiáng)弱，可以使粒子再次從y軸正方向上某點(diǎn)垂直進(jìn)入電場；如此不斷改變電場和磁場，會(huì)使粒子每次都能從y軸正方向上某點(diǎn)垂直進(jìn)入電場，再垂直O(jiān)A方向進(jìn)入磁場……，求粒子從P點(diǎn)開始經(jīng)多長時(shí)間能夠運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)？

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