（22分）如圖所示，在xoy坐標(biāo)平面的第一象限內(nèi)有一沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第四象限內(nèi)有一垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為+q的粒子（重力不計(jì)）從坐標(biāo)原點(diǎn)O射入磁場(chǎng)，其入射方向與y的方向成45°角。當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到電場(chǎng)中坐標(biāo)為（3L，L）的P點(diǎn)處時(shí)速度大小為v0,方向與x軸正方向相同。求：

（1）粒子從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)時(shí)的速度v；
（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E0和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0；
（3）粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間.

（1）（2）（3）

解析試題分析：（1）粒子從O點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，經(jīng)過磁場(chǎng)后進(jìn)入電場(chǎng)，到達(dá)P點(diǎn)               （2分）

假設(shè)粒子在O點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，OQ段為圓周，QP段為拋物線。
根據(jù)洛倫茲力與速度垂直不做功 可知粒子在Q點(diǎn)時(shí)的速度大小也為v，根據(jù)對(duì)稱性可知方向與x軸正方向成45°角，可得：
Q點(diǎn)速度大小為，方向與X軸成斜向上。
進(jìn)入電場(chǎng)后，電場(chǎng)力為豎直方向，水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以有           (2分)
解得：          (1分)
（2）在粒子從Q運(yùn)動(dòng)到P的過程中，由動(dòng)能定理得：
          (2分)
解得：        （1分）
又在勻強(qiáng)電場(chǎng)由Q到P的過程中，
水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度，為位移為           （1分）
豎直方向初速度勻減速到0的位移為             （1分）
可得，             （2分）
由幾何關(guān)系可得粒子在OQ段圓周運(yùn)動(dòng)的半徑：
根據(jù)洛倫茲力提供向心力得
得             （2分）
（3）在Q點(diǎn)時(shí)，豎直分速度            (1分)
設(shè)粒子從Q到P所用時(shí)間為,在豎直方向上有：t1==               (1分)
粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q運(yùn)動(dòng)的圓心角為90度，所用的時(shí)間為：     (1分)
則粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間為：     (1分)
考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(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：單選題

如圖所示，在第二象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在第一、第四象限內(nèi)分別存在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等. 有一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直x軸，從x軸上的P點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好與y軸成45°角射出電場(chǎng)，再經(jīng)過一段時(shí)間又恰好垂直于x軸進(jìn)入下面的磁場(chǎng).已知OP之間的距離為d，則帶電粒子（  ）

A．在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
B．在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為
C．自進(jìn)入磁場(chǎng)至第二次經(jīng)過x軸所用時(shí)間為
D．自進(jìn)入電場(chǎng)至在磁場(chǎng)中第二次經(jīng)過x軸的時(shí)間為

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（10分）如圖所示，光滑絕緣的水平面上有一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的板OA與水平成為30°傾角放置，其左端有一豎直檔板，擋板上有一小孔P，已知OA板上方有方向豎直向上、場(chǎng)強(qiáng)大小為E=5V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)，和垂直紙面向外的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)有一質(zhì)量為m=帶電量為q=+的帶電小球，從小孔P以速度v=2m/s水平射入上述電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域，之后從OA板上的M點(diǎn)垂直O(jiān)A方向飛出上述的電磁場(chǎng)區(qū)域后而進(jìn)入下方的電磁場(chǎng)區(qū)域 ，OA板下方電場(chǎng)方向變?yōu)樗较蛴遥妶?chǎng)強(qiáng)度大小為，當(dāng)小球碰到水平地面時(shí)立刻加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小仍為B=1T，方向垂直紙面向里。小球與水平地面相碰時(shí)，豎直方向速度立刻減為零，水平方向速度不變，小球運(yùn)動(dòng)到D處剛好離開水平地面，然后沿著曲線DQ運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g=10m/s2，小球在水平地面上運(yùn)動(dòng)過程中電量保持不變，不計(jì)摩擦。

（1）求小球在OA上方空間電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間；
（2）求小球從M運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間；
（3）若小球在DQ曲線上運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)速率最大為vm，該處軌跡的曲率半徑（即把那一段曲線盡可能的微分，近似一個(gè)圓弧，這個(gè)圓弧對(duì)應(yīng)的半徑即曲線上這個(gè)點(diǎn)的曲率半徑）。求vm與的函數(shù)關(guān)系。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（14分）如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m =2.0×10-11kg，電荷量為q=1.0×10-5C的帶正電粒子P（重力忽略不計(jì)），從靜止開始經(jīng)U1=100V電壓加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為U2。金屬板長(zhǎng)L=20cm，兩板間距d =20cm，上極板帶正電，下極板帶負(fù)電。粒子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后進(jìn)入右側(cè)垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，位于磁場(chǎng)左側(cè)的理想邊界緊鄰偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，磁場(chǎng)中其余區(qū)域沒有邊界。磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。求：

（1）微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度大小？
（2）若粒子一定會(huì)由偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)電壓U2滿足什么條件？
（3）在（2）前提下若粒子離開磁場(chǎng)后不會(huì)第二次進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，兩個(gè)界面S1和S2互相平行，間距為d，將空間分為三個(gè)區(qū)域。Ⅰ和Ⅲ兩區(qū)域內(nèi)有方向指向紙內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1和B2。區(qū)域Ⅱ內(nèi)是勻強(qiáng)電場(chǎng)E，方向從S1垂直指向S2。一質(zhì)量為m、電量為-q的粒子（重力不計(jì)）以平行于電場(chǎng)線的初速度v0，從與S1相距為d/4的O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)，為使該粒子沿圖中的軌跡運(yùn)動(dòng)（軌跡的兩個(gè)半圓的半徑相等）。求：

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B1:B2之比應(yīng)是多少？
（2）場(chǎng)強(qiáng)E應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（17分）如圖所示，真空中的矩形abcd區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓形邊界分別相切于ad、bc邊的中點(diǎn)e、f。一帶電粒子以初速度v0沿著ef方向射入該區(qū)域后能做直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)撤去磁場(chǎng)并保留電場(chǎng)，粒子以相同的初速度沿著ef方向射入恰能從c點(diǎn)飛離該區(qū)域。已知，忽略粒子的重力。求：

（1）帶電粒子的電荷量q與質(zhì)量m的比值；
（2）若撤去電場(chǎng)保留磁場(chǎng)，粒子離開矩形區(qū)域時(shí)的位置。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，一光滑絕緣圓管軌道位于豎直平面內(nèi)，半徑為0.2m。以圓管圓心O為原點(diǎn)，在環(huán)面內(nèi)建立平面直角坐標(biāo)系xOy，在第四象限加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其他象限加垂直于環(huán)面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電量為+1.0C、質(zhì)量為0.1kg的小球（直徑略小于圓管直徑），從x坐標(biāo)軸上的b點(diǎn)由靜止釋放，小球剛好能順時(shí)針沿圓管軌道做圓周運(yùn)動(dòng)。（重力加速度g取10m/s2）

（1）求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E；
（2）若第二次到達(dá)最高點(diǎn)a時(shí)，小球?qū)壍狼『脽o壓力，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B ；
（3）求小球第三次到達(dá)最高點(diǎn)a時(shí)對(duì)圓管的壓力。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（15分）．如圖所示，在空間中取直角坐標(biāo)系，在第一象限內(nèi)從y軸到MN之間的區(qū)域充滿一個(gè)沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，MN為電場(chǎng)的理想邊界，場(chǎng)強(qiáng)大小為E1 ，ON="d" 。在第二象限內(nèi)充滿一個(gè)沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E2。電子從y軸上的A點(diǎn)以初速度沿x軸負(fù)方向射入第二象限區(qū)域，它到達(dá)的最右端為圖中的B點(diǎn)，之后返回第一象限，且從MN上的P點(diǎn)離開。已知A點(diǎn)坐標(biāo)為（0，h）．電子的電量為e，質(zhì)量為m，電子的重力忽略不計(jì)，求：

（1）電子從A點(diǎn)到B點(diǎn)所用的時(shí)間
（2）P點(diǎn)的坐標(biāo)；
（3）電子經(jīng)過x軸時(shí)離坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，間距為、半徑為的內(nèi)壁光滑的圓弧固定軌道，右端通過導(dǎo)線接有阻值為的電阻，圓弧軌道處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為。質(zhì)量為、電阻為、長(zhǎng)度也為的金屬棒，從與圓心等高的處由靜止開始下滑，到達(dá)底端時(shí)，對(duì)軌道的壓力恰好等于金屬棒的重力2倍，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻，空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度為。求：

（1）金屬棒到達(dá)底端時(shí)，電阻兩端的電壓多大；
（2）金屬棒從處由靜止開始下滑，到達(dá)底端的過程中，通過電阻的電量；
（3）用外力將金屬棒以恒定的速率從軌道的低端拉回與圓心等高的處的過程中，電阻產(chǎn)生的熱量。

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