如圖，半徑為b、圓心為Q (b, 0) 點的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，在第一象限內(nèi)，虛線x=2b左側(cè)與過圓形區(qū)域最高點P的切線y=b上方所圍區(qū)域有豎直向下的勻強電場。其它的地方既無電場又無磁場。一帶電粒子從原點O沿x軸正方向射入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從P點離開磁場進入電場，經(jīng)過一段時間后，最終打在放置于x=3b的光屏上。已知粒子質(zhì)量為m、電荷量為q (q> 0), 磁感應(yīng)強度大小為B, 電場強度大小，粒子重力忽略不計。求：

(1)粒子從原點O射入的速率v
(2)粒子從原點O射入至到達(dá)光屏所經(jīng)歷的時間t;
(3)若大量上述粒子以（1) 問中所求的速率，在xOy平 面內(nèi)沿不同方向同時從原點O射入，射入方向分布 在圖中45°范圍內(nèi)，不考慮粒子間的相互作用，求粒子先后到達(dá)光屏的最大時間差t0
(本題18分，第1小題3分，第2小題5分，第3小題10分)

（1）（2）（3）

解析試題分析：（1）帶電粒子垂直進入勻強磁場做勻速圓周運動，設(shè)粒子運動的半徑為則有
，沿半徑反向進入磁場又沿半徑方向離開勻強磁場，軌跡如下圖

有幾何關(guān)系得 
整理得
(2)粒子從O點沿x軸進入磁場后，從P點豎直向上離開磁場進入勻強電場，勻減速到0后又豎直向下勻加速進入磁場，繼續(xù)圓周運動偏轉(zhuǎn)90度后從x軸正方向離開磁場，如下圖。

粒子在磁場中運動的周期為，粒子在磁場中共運動兩個四分之一圓周，運動的時間為
在電場中做類豎直上拋運動， 時間
粒子在無場區(qū)中做勻速直線運動到O’點時間：
粒子到屏所經(jīng)歷的時間：
代入速度v的表達(dá)式，得：
（3）粒子從O點沿與x軸成入射后，速度不變，磁場不變所以半徑不變。圓形磁場半徑和圓周運動的半徑的相同，因此圖中的四邊形為菱形，邊長都為b,粒子沿+y方向離開磁場，再射入電場，之后又經(jīng)N點沿與O點相同的入射速度離開磁場，粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的圓心角之和為


粒子在場區(qū)中運動的時間
粒子在無場區(qū)中做勻速運動： 
粒子到光屏的時間：
沿x正方向進入的粒子，最先到光屏，沿450進入粒子最后達(dá)到光屏，時間差為：
得：    
考點：帶電粒子在勻強磁場和勻強電場中的運動

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（18分）如圖所示，真空中有以(r,0)為圓心，半徑為r的圓柱形勻強磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向里，在y＝r的實線上方足夠大的范圍內(nèi)，有方向水平向左的勻強電場，電場強度的大小為E，從O點向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，質(zhì)子的運動軌跡均在紙面內(nèi)，設(shè)質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r，已知質(zhì)子的電量為e，質(zhì)量為m，不計重力及阻力的作用，求：

（1）質(zhì)子射入磁場時的速度大小。
（2）速度方向沿x軸正方向射入磁場的質(zhì)子，到達(dá)y軸所需的時間。
（3）速度方向與x軸正方向成30°角(如圖所示)射入磁場的質(zhì)子，到達(dá)y軸的位置坐標(biāo)。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）如圖所示，一個質(zhì)量m=2.0×10-11kg、電荷量q=1.0×10-5C的帶電粒子（重力忽略不計），從靜止開始經(jīng)U1=100V電場加速后，沿兩平行金屬板間中線水平進入電壓U2=100V的偏轉(zhuǎn)電場，帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場射出后，進入垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的左右邊界均與偏轉(zhuǎn)電場的金屬板垂直。已知偏轉(zhuǎn)電場金屬板長L=20cm、兩板間距，勻強磁場的寬度D=10cm。求：

（1）帶電粒子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0；
（2）帶電粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時速度v的大小和方向；
（3）為了使帶電粒子不從磁場右邊界射出，勻強磁場磁感應(yīng)強度的最小值B。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi)，存在兩個場強大小均為E的勻強電場I和II，兩電場的邊界均是邊長為L的正方形，兩個勻強電場相距為L。在該區(qū)域AB邊的中點處由靜止釋放電子，不計電子所受重力。

（1）確定電子離開ABCD區(qū)域時的位置坐標(biāo)。
（2）若已知電子電荷量為e、質(zhì)量為m，求電子由靜止釋放到離開ABCD區(qū)域所經(jīng)歷的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖所示，在直角坐標(biāo)系xoy的第一、四象限區(qū)域內(nèi)存在兩個有界的勻強磁場：垂直紙面向外的勻強磁場Ⅰ、垂直紙面向里的勻強磁場Ⅱ，O、M、P、Q為磁場邊界和x軸的交點，OM=MP=L.在第三象限存在沿y軸正向的勻強電場. 一質(zhì)量為帶電量為的帶電粒子從電場中坐標(biāo)為（-2L，-L）的點以速度v0沿+x方向射出，恰好經(jīng)過原點O處射入?yún)^(qū)域Ⅰ又從M點射出區(qū)域Ⅰ（粒子的重力忽略不計）

（1）求第三象限勻強電場場強E的大��；
（2）求區(qū)域Ⅰ內(nèi)勻強磁場磁感應(yīng)強度B的大��；
（3）如帶電粒子能再次回到原點O，問區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場的寬度至少為多少？粒子兩次經(jīng)過原點O的時間間隔為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，A、B為兩塊足夠大的相距為d的平行金屬板，接在電壓為U的電源上。在A板的中央P點放置一個電子發(fā)射源�？梢韵蚋鱾�方向釋放電子，射出的初速度為v，電子打在B板上的區(qū)域面積為S，(不計電子的重力)，試求電子的比荷

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（19分）電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)在科學(xué)上有著廣泛的應(yīng)用，如圖所示的裝置中，AB、CD間的區(qū)域有豎直方向的勻強電場，在CD的右側(cè)有一與CD相切于M點的圓形有界勻強磁場，磁場方向垂直于紙面。一帶電粒子自O(shè)點以水平初速度正對P點進入該電場后，從M點飛離CD邊界時速度為，再經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又從N點垂直于CD邊界回到電場區(qū)域，并恰能返回O點。已知OP間距離為，粒子質(zhì)量為，電量為，粒子自身重力忽略不計。試求：

（1）P、M兩點間的距離;
（2）返回O點時的速度大小;
（3）磁感強度的大小和有界勻強磁場區(qū)域的面積。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(10分)如圖所示，水平方向的勻強電場場強為E，場區(qū)寬度為L，豎直方向足夠長，緊挨著電場的是垂直于紙面向外的兩個勻強磁場區(qū)域，其磁感應(yīng)強度分別為B和2B。一個質(zhì)量m，電荷量為q的帶正電粒子，其重力不計，從電場的邊界MN上的a點由靜止釋放，經(jīng)電場加速后進入磁場，經(jīng)過時間穿過中間磁場，進入右邊磁場后能按某一路徑再返回到電場的邊界MN上的某一點b，途中虛線為場區(qū)的分界面。求：

(1)中間場區(qū)的寬度d；
(2)粒子從a點到b點所經(jīng)歷的時間；
(3)當(dāng)粒子第n次返回電場的MN邊界時與出發(fā)點之間的距離。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在?m≤x≤0的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強
度大小B = 4.0×10-4T、方向垂直于紙面向里的條形勻強磁場，其左邊界與x軸交于P點；在x＞0的區(qū)域內(nèi)有電場強度大小E = 4N/C、方向沿y軸正方向的條形勻強電場，其寬度d = 2m。一質(zhì)量m = 6.4×10-27kg、電荷量q =?3.2×10?19C的帶電粒子從P點以速度v =4×104m/s，沿與x軸正方向成α=60°角射入磁場，經(jīng)磁場、電場偏轉(zhuǎn)后，最終通過x軸上的Q點（圖中未標(biāo)出），不計粒子重力。求：

(1)帶電粒子在磁場中運動時間；
(2)當(dāng)電場左邊界與y軸重合時Q點的橫坐標(biāo)；
(3)若只改變上述電場強度的大小，要求帶電粒子仍能通過Q點，討論此電場左邊界的橫坐標(biāo)x′與電場強度的大小E′的函數(shù)關(guān)系。

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