(12分)如下圖所示，初速度為零的負離子經(jīng)電勢差為U的勻強電場加速后，從離子槍T
中水平射出，經(jīng)過一段路程后進入水平放置的距離為d的兩平行金屬板MN和PQ之間，
離子所經(jīng)空間存在著磁感應強度為B的勻強磁場．不考慮離子重力作用，離子的荷質比在什么范圍內，離子才能打在金屬板PQ上？

解析試題分析：在加速過程中，據(jù)動能定理有mv2＝qU ①（2分）
分析離子進入磁場后打到金屬板兩端的軌跡，如圖所示，設半徑分別為R1和R2，則離子打到金屬板上的條件是R1≤R≤R2（2分）

勾股定理知：
 ②（1分）
由②式解得R1＝d ③
同理可得：R22＝（2d）2＋(R2－)2 ④（1分）
由④式解得：R2＝d ⑤
離子在磁場中運動時，由洛侖茲力和向心力公式可得：
 ⑥（1分）
由⑥式解得： ⑦（1分）
由①⑦式解得： ⑧（2分）
因R1≤R≤R2 由③⑤⑧可得：
 ⑨（2分
考點：考查了帶電粒子在復合場中的運動

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，x軸的上方存在方向與x軸正方向成1350角的勻強電場，電場強度為E＝1×103V/m，x軸的下方存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度B＝0.5T。有一個質量為m＝1×10-11kg，電荷量為q＝1×10-7C的帶正電粒子，從坐標原點O以速度v＝2×103 m/s沿與x軸負方向成45°角方向進入磁場，設x軸上下方的電場和磁場區(qū)域足夠大，不計粒子重力。求：

（1）粒子從O點出發(fā)到第一次經(jīng)過x軸前，在磁場中運動軌跡的半徑。
（2）粒子從O點出發(fā)到第一次經(jīng)過x軸所經(jīng)歷的時間。
（3）粒子從O點出發(fā)到第四次經(jīng)過x軸的坐標。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

質譜儀是一種分析同位素的重要工具，它的構造原理如圖所示。離子源S產(chǎn)生質量為m、電荷量為q的鉀離子，離子出來時速度很小，可視為零。離子經(jīng)過電勢差為U的電場加速后，沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場，經(jīng)半圓周到達照相底片上的P點。

(1)求粒子進入磁場時的速度；
(2)求P點到入口S1的距離x；
(3)在實驗過程中由于儀器不完善，加速電壓在平均值U附近變化U，求需要以多大相對精確度U/U維持加速電壓值，才能使鉀39、鉀41的同位素束在照相底片上不發(fā)生覆蓋。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（8分）一帶電量大小為q，質量為m的小球，從水平面上a點以初速度v0豎直向上射入如圖所示的水平方向勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B，當?shù)氐闹亓铀俣葹間。求：

（1）小球帶正電還是負電；
（2）小球運動到離水平面豎直高度為h的b點時的速度大��；
（3）小球運動到離水平面豎直高度為h的b點時，小球所受的磁場力大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(15分)如圖所示，在足夠大的空間范圍內，同時存在著豎直向上的勻強電場和垂直紙面向外的勻強磁場，電場強度為E，磁感應強度為B。足夠長的斜面固定在水平面上，斜面傾角為。有一帶電的小球P靜止于斜面頂端A處，且恰好對斜面無壓力。若將小球P以初速度水平向右拋出(P視為質點)，一段時間后，小球落在斜面上的C點。已知小球的運動軌跡在同一豎直平而內，重力加速度為g，求： 

(1)小球P落到斜面時速度方向與斜面的夾角及由A到C所需的時間t；
(2)小球P拋出到落回斜面的位移x的大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（14分）1932年美國物理學家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運動特點，解決了粒子的加速問題�，F(xiàn)在回旋加速器被廣泛應用于科學研究和醫(yī)學設備中。某型號的回旋加速器的工作原理如圖（甲）所示，圖（乙）為俯視圖�；匦铀倨鞯暮诵牟糠譃閮蓚�D形盒，分別為D1、D2。D形盒裝在真空容器里，整個裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強大磁場中，磁場可以認為是勻強磁場，且與D形盒底面垂直。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。D形盒的半徑為R，磁場的磁感應強度為B。設質子從粒子源A處進入加速電場的初速度不計。質子質量為m、電荷量為+q。加速器接入一定頻率的高頻交變電源，加速電壓為U。加速過程中不考慮相對論效應和重力作用。
 
（1）求質子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進人D2盒時的速度大小v1；
（2）求質子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進人D2盒后運動的軌道半徑r1；
（3）求質子從靜止開始加速到出口處所需的時間t。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

把一根長l = 10cm的導線垂直磁感線方向放入如圖所示的勻強磁場中，

（1）當導線中通以I1 = 2A的電流時，導線受到的安培力大小為 1.0×10－7N，則該磁場的磁感應強度為多少？
（2）若該導線中通以I2 = 3A的電流，則此時導線所受安培力大小是多少？方向如何？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（18分）如圖所示，帶電平行金屬板PQ和MN之間的距離為d；兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B。如圖建立坐標系，x軸平行于金屬板，與金屬板中心線重合，y軸垂直于金屬板。區(qū)域I的左邊界在y軸，右邊界與區(qū)域II的左邊界重合，且與y軸平行；區(qū)域II的左、右邊界平行。在區(qū)域I和區(qū)域II內分別存在勻強磁場，磁感應強度大小均為B，區(qū)域I內的磁場垂直于Oxy平面向外，區(qū)域II內的磁場垂直于Oxy平面向里。一電子沿著x軸正向以速度v0射入平行板之間，在平行板間恰好沿著x軸正向做直線運動，并先后通過區(qū)域I和II。已知電子電量為e，質量為m，區(qū)域I和區(qū)域II沿x軸方向寬度均為。不計電子重力。

（1）求兩金屬板之間電勢差U；
（2）求電子從區(qū)域II右邊界射出時，射出點的縱坐標y；
（3）撤除區(qū)域I中的磁場而在其中加上沿x軸正向的勻強電場，使得該電子剛好不能從區(qū)域II的右邊界飛出。求電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔t。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

在電場方向水平向右的勻強電場中，一帶電小球從A點豎直向上拋出，其運動的軌跡如圖所示，小球運動的軌跡上A、B兩點在同一水平線上，M為軌跡的最高點.小球拋出時的動能為8.0  J，在M點的動能為6.0  J，不計空氣的阻力。求：

（1）小球水平位移x1與x2的比值。
（2）小球落到B點時的動能EkB。
（3）小球所受電場力與重力的大小之比。

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