（20分）如圖所示，豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系中，X軸上方有一個(gè)圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出），x軸下方分布有斜向左上與Y軸方向夾角θ=45°的勻強(qiáng)電場(chǎng)；在x軸上放置有一擋板，長(zhǎng)0.16m,板的中心與O點(diǎn)重合。今有一帶正電粒子從y軸上某點(diǎn)P以初速度v0=40m/s與y軸負(fù)向成45°角射入第一象限，經(jīng)過圓形有界磁場(chǎng)時(shí)恰好偏轉(zhuǎn)90°，并從A點(diǎn)進(jìn)入下方電場(chǎng)，如圖所示。已知A點(diǎn)坐標(biāo)（0.4m，0），勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=T，粒子的荷質(zhì)比C/kg，不計(jì)粒子的重力。問：

（1）帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌跡半徑多大？

（2）圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積為多少？

（3）為使粒子出電場(chǎng)時(shí)不打在擋板上，電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)滿足什么要求？

 

【答案】

? （1）0.2m? （2）0.02π （3）E＞10N/C或E＜6.67N/C。

【解析】

試題分析：

（1）設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，軌跡半徑為r。

由得??? （2分） 代入解得 （2分）

（2）由幾何關(guān)系得圓形磁場(chǎng)的最小半徑R對(duì)應(yīng)：

2R=? （3分） ，則圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積S==?? （3分）

（3）粒子進(jìn)電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，出電場(chǎng)時(shí)位移為L，

有，??? （2分）??????? ??? （2分）

，? （2分）????? 代入解得? ???? （2分）

若出電場(chǎng)時(shí)不打在檔板上，則L＜0.32m或L＞0.48m，

代入解得E＞10N/C或E＜6.67N/C。???? （2分）

考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在電場(chǎng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，豎直平面內(nèi)有一段不光滑的斜直軌道與光滑的圓形軌道相切，切點(diǎn)P與圓心O的連線與豎直方向的夾角為θ=60°，圓形軌道的半徑為R，一質(zhì)量為m的小物塊從斜軌道上A點(diǎn)由靜止開始下滑，然后沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)，A點(diǎn)相對(duì)圓形軌道底部的高度h=7R，物塊通過圓形軌道最高點(diǎn)c時(shí)，與軌道間的壓力大小為3mg．求：
（1）物塊通過軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度大小？
（2）物塊通過軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力大小？
（3）物塊與斜直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，豎直平面內(nèi)的3/4圓弧形光滑軌道ABC，其半徑為R，A端與圓心O等高，B為軌道最低點(diǎn)，C為軌道最高點(diǎn)．AE為水平面，一小球從A點(diǎn)正上方由靜止釋放，自由下落至A點(diǎn)進(jìn)入圓軌道并恰能到達(dá)C點(diǎn)．求：
（1）落點(diǎn)D與O點(diǎn)的水平距離S；
（2）釋放點(diǎn)距A點(diǎn)的豎直高度h；
（3）若小球釋放點(diǎn)距離A點(diǎn)的高度為H，假設(shè)軌道半徑R可以改變，當(dāng)R取多少時(shí)，落點(diǎn)D與圓心O之間的距離最大，并求出這個(gè)最大值．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示的豎直平面內(nèi)有范圍足夠大，水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在虛線的左側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一絕緣軌道由兩段直桿和一半徑為R的半圓環(huán)組成，固定在紙面所在的豎直平面內(nèi)，PQ、MN水平且足夠長(zhǎng)，半圓環(huán)MAP的磁場(chǎng)邊界左側(cè)，P、M點(diǎn)在磁場(chǎng)邊界線上．現(xiàn)在有一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的中間開孔的小環(huán)穿在MN桿上，可沿軌道運(yùn)動(dòng)，它所受電場(chǎng)力為重力的
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倍．不計(jì)一切摩擦．現(xiàn)將小球從M點(diǎn)右側(cè)的D點(diǎn)由靜止釋放，DM間距離x0=3R．
（1）求小球第一次通過與O等高的A點(diǎn)時(shí)的速度vA大小，及半圓環(huán)對(duì)小球作用力N的大小；
（2）小球的半圓環(huán)所能達(dá)到的最大動(dòng)能Ek．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，豎直平面內(nèi)有一固定的光滑橢圓大環(huán)，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)BD=4L、短軸長(zhǎng)AC=2L．勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端固定在大環(huán)的中心O，下端連接一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q、可視為質(zhì)點(diǎn)的小環(huán)，小環(huán)剛好套在大環(huán)上且與大環(huán)及彈簧絕緣，整個(gè)裝置處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．將小環(huán)從A點(diǎn)由靜止釋放，小環(huán)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度恰好為0．已知小環(huán)在A、B兩點(diǎn)時(shí)彈簧的彈力大小相等，則（　�。�
A、小環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大
B、小環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，小環(huán)的電勢(shì)能一直增大
C、電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E=
mg
q
D、小環(huán)在A點(diǎn)時(shí)受到大環(huán)對(duì)它的彈力大小F=mg+
1
2
kL

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道由斜面部分AB和圓弧部分BC平滑連接，且圓弧軌道半徑為R，整個(gè)軌道處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．一個(gè)帶正電的小球（視為質(zhì)點(diǎn)）從斜軌道上某一高度處由靜止釋放，沿軌道滑下（小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)無動(dòng)能損失），已知小球的質(zhì)量為m，電量為q，電場(chǎng)強(qiáng)度E=
mgq
，求：
（1）小球到達(dá)圓軌道最高點(diǎn)C時(shí)速度的最小值？
（2）小球到達(dá)圓軌道最高點(diǎn)C速度最小值時(shí)，在斜面上釋放小球的位置距離地面有多高？（結(jié)論可以用分?jǐn)?shù)表示）

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