（22分）如圖所示，平面直角坐標(biāo)系xoy中，在第二象限內(nèi)有豎直放置的兩平行金屬板，其中右板開有小孔；在第一象限內(nèi)存在內(nèi)、外半徑分別為、R的半圓形區(qū)域，其圓心與小孔的連線與x軸平行，該區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里：在y<0區(qū)域內(nèi)有電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向與x軸負(fù)方向的夾角為60°。一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為－q的粒子（不計(jì)重力），從左金屬板由靜止開始經(jīng)過加速后，進(jìn)入第一象限的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。求:

（1）若兩金屬板間的電壓為U，粒子離開金屬板進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度是多少?
（2）若粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，剛好不能進(jìn)入的中心區(qū)域，此情形下粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度大小。
（3）在（2）情形下，粒子運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)<0的區(qū)域，它第一次在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
（1）（2）（3）

試題分析：(1)粒子離開金屬板進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v1，由動(dòng)能定理：，
解得：
(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，剛好不能進(jìn)入中心區(qū)域，即軌跡和磁場(chǎng)內(nèi)圓相切，設(shè)粒子速度為v2，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，由幾何關(guān)系：，解得：，
粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)滿足：，解得：
（3）粒子進(jìn)入y＜0的區(qū)域，沿電場(chǎng)線方向做減速運(yùn)動(dòng)，速度減小到零的時(shí)間為t，則Eq=ma
v2=at，解得：，粒子第一次在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：
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：單選題

如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的裝置，其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩盒分別與高頻電源相連。下列說法正確的有(　 　)

A．粒子被加速后的最大速度隨磁感應(yīng)強(qiáng)度和D型盒的半徑的增大而增大
B．粒子被加速后的最大動(dòng)能隨高頻電源的加速電壓的增大而增大
C．高頻電源頻率由粒子的質(zhì)量、電量和磁感應(yīng)強(qiáng)度決定
D．粒子從磁場(chǎng)中獲得能量

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

圖甲所示為回旋加速器的原理示意圖，一個(gè)扁圓柱形的金屬盒子，盒子被分成兩半（D形電極），分別與高壓交變電源的兩極相連，在裂縫處形成一個(gè)交變電場(chǎng)，高壓交流電源的U－t圖象如圖乙所示，圖中U（×104V），t (×10－7s)，在兩D形電極裂縫的中心靠近其中一個(gè)D形盒處有一離子源Ｋ，D形電極位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于D形電極所在平面，由下向上。從離子源K發(fā)出的氘核，在電場(chǎng)作用下，被加速進(jìn)入盒中．又由于磁場(chǎng)的作用，沿半圓形的軌道運(yùn)動(dòng)，并重新進(jìn)入裂縫。這時(shí)恰好改變電場(chǎng)方向，氘核在電場(chǎng)中又一次加速，如此不斷循環(huán)進(jìn)行，最后在D形盒邊緣被特殊裝置引出。（忽略氘核在裂縫中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間）

（1）寫出圖乙所示的高壓交流電源的交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式；
（2）將此電壓加在回旋加速器上，給氘核加速，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度應(yīng)為多少?
（3）若要使氘核獲得5.00MeV的能量，需要多少時(shí)間?（設(shè)氘核正好在電壓達(dá)到峰值時(shí)通過D形盒的狹縫）
（4）D形盒的最大半徑R。

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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，在xOy平面內(nèi)存在均勻、大小隨時(shí)間周期性變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)，變化規(guī)律分別如圖乙、丙所示（規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向、沿y軸正方向電場(chǎng)強(qiáng)度為正）。在t=0時(shí)刻由原點(diǎn)O發(fā)射初速度大小為vo，方向沿y軸正方向的帶負(fù)電粒子。
已知v0、t0、B0，粒子的比荷為，不計(jì)粒子的重力。求：

（1） t= t0時(shí)，求粒子的位置坐標(biāo)；
（2）若t=5t0時(shí)粒子回到原點(diǎn)，求0～5to時(shí)間內(nèi)粒子距x軸的最大距離；
（3）若粒子能夠回到原點(diǎn)，求滿足條件的所有E0值。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

下列電磁波中，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是
A．無線電波B．紅外線C．紫外線D．射線

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖，豎直放置的兩塊很大的平行金屬板a、b，相距為d，ab間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，今有一帶正電的微粒從a板下邊緣以初速度v0豎直向上射入電場(chǎng)，當(dāng)它飛到b板時(shí)，速度大小不變，而方向變成水平方向，且剛好從高度也為d的狹縫穿過b板而進(jìn)入bc區(qū)域，bc寬度也為d，所加電場(chǎng)大小為E，方向豎直向上;磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小等于，重力加速度為g，則下列說法中正確的是（  ）
A．粒子在ab區(qū)域中做勻變速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
B．粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周半徑r=d
C．粒子在bc區(qū)域中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
D．粒子在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下，一帶電液滴做直線運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于帶電液滴的電性和運(yùn)動(dòng)的說法不正確的是(  )
A．液滴可能帶負(fù)電
B．液滴一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C．不論液滴帶正電還是負(fù)電，運(yùn)動(dòng)軌跡為同一條直線
D．液滴不可能在垂直電場(chǎng)的方向上運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（12分）如圖所示，水平放置的兩塊長(zhǎng)直平行金屬板a、b相距d=0.10m，a、b間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=5.0×105N/C，b板下方整個(gè)空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=6.0T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).今有一質(zhì)量為m=4.8×10-25kg、電荷量為q=1.6×10-18C的帶正電的粒子(不計(jì)重力)，從貼近a板的左端以v0 =1.0×106m/s的初速度水平射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，剛好從狹縫P處穿過b板而垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后粒子回到b板的Q處（圖中未畫出）．求P、Q之間的距離L．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

1932年，勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫距離為d，。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷量為+q ，在加速器中被加速，加速電壓為U。加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用。
（1）求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；
（2）求粒子從靜止開始加速到出口處(電場(chǎng)和磁場(chǎng))所需的總時(shí)間t；

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