（14分）如圖所示，在同一平面內(nèi)邊長(zhǎng)均為l的正方形區(qū)域abcd和cdef中．分別存在平行于ab方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子，以速度υ0沿ad方向從a點(diǎn)射入電場(chǎng)，并從dc邊的中點(diǎn)O射出，不計(jì)重力．

（1）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；
（2）若粒子垂直于ef邊界射出磁場(chǎng)，求它在電、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間；
（3）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小在什么范圍內(nèi)時(shí)，粒子才能從de邊界射出磁場(chǎng)？

(1)  ；(2)  ；(3)

解析試題分析：（1）粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中僅受豎直向下的電場(chǎng)力，做類平拋運(yùn)動(dòng)，
水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)：L=v0t1
豎直方向做初速度為零勻加速直線運(yùn)動(dòng)：；
整理得： 
（2）粒子離開電場(chǎng)時(shí)的末速度可以分解為水平分速度v0與豎直分速度vy，設(shè)v與v0之間的夾角為θ
則：；解得：
粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，垂直于ef邊界射出磁場(chǎng)是的丶軌跡如圖．由幾何關(guān)系知：rsinθ=L
粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間：
粒子通過(guò)電磁場(chǎng)的總時(shí)間：t＝t1+t2＝ 

（3）檔粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡與ef相切時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系得： r1sinθ+r1=L
根據(jù)牛頓第二定律得：
解得：
當(dāng)粒子與邊界de相切時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系得：r1sinθ+r1=L
根據(jù)牛頓第二定律可得：；解得；
故，得：
考點(diǎn)：帶電子粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)及在勻強(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(lái)源： 題型：填空題

如圖所示，實(shí)線表示某電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線，虛線表示帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，試判斷：粒子帶__________電．粒子在__________點(diǎn)加速度大．A、B兩點(diǎn)電勢(shì)較高的點(diǎn)是__________．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

如圖所示，一個(gè)驗(yàn)電器用金屬網(wǎng)罩罩住，當(dāng)加上水平向右的、場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，驗(yàn)電器的箔片        （填“張開”或“不張開”），我們把這種現(xiàn)象稱之為           。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=9V，內(nèi)阻r=0.5Ω，電阻R1=5.0Ω，R2=3.5Ω，R3=6.0Ω，R4=3.0Ω，電容C=2.0μF。兩板間距離為0.17 m。

（1）求電鍵接到a時(shí)，電容的帶電量是多少？上極板帶何種電荷？
（2）求電鍵從與a接觸到與b接觸時(shí)，通過(guò)R3的電荷量是多少？上極板帶何種電荷？
（3）若兩極板中央有一個(gè)帶電粒子，當(dāng)電鍵與a接觸時(shí)，正好處于靜止?fàn)顟B(tài)，若電鍵與b接觸后，帶電粒子向哪極板運(yùn)動(dòng)？經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)極板？（不考慮電容充放電時(shí)間，g=10m/s2）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（22分）離子推進(jìn)器是太空飛行器常用的動(dòng)力系統(tǒng)，某種推進(jìn)器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化原理如圖1所示，截面半徑為R的圓柱腔分為兩個(gè)工作區(qū)。I為電離區(qū)，將氙氣電離獲得1價(jià)正離子II為加速區(qū)，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩端加有電壓，形成軸向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進(jìn)入II區(qū)，被加速后以速度vM從右側(cè)噴出。I區(qū)內(nèi)有軸向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在離軸線R/2處的C點(diǎn)持續(xù)射出一定速度范圍的電子。假設(shè)射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運(yùn)動(dòng)，截面如圖2所示（從左向右看）。電子的初速度方向與中心O點(diǎn)和C點(diǎn)的連線成α角（0<α<90?）。推進(jìn)器工作時(shí)，向I區(qū)注入稀薄的氙氣。電子使氙氣電離的最小速度為v0，電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達(dá)的區(qū)域越大，電離效果越好。已知離子質(zhì)量為M；電子質(zhì)量為m，電量為e。（電子碰到器壁即被吸收，不考慮電子間的碰撞）。

（1）求II區(qū)的加速電壓及離子的加速度大��；
（2）為取得好的電離效果，請(qǐng)判斷I區(qū)中的磁場(chǎng)方向（按圖2說(shuō)明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”）；
（3）α為90?時(shí)，要取得好的電離效果，求射出的電子速率v的范圍；
（4）要取得好的電離效果，求射出的電子最大速率vM與α的關(guān)系。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（16分）如圖所示，兩水平放置的平行金屬板a、b，板長(zhǎng)L＝0.2 m，板間距d＝0.2 m．兩金屬板間加可調(diào)控的電壓U，且保證a板帶負(fù)電，b板帶正電， 忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)．在金屬板右側(cè)有一磁場(chǎng)區(qū)域，其左右總寬度s＝0.4 m，上下范圍足夠大，磁場(chǎng)邊界MN和PQ均與金屬板垂直，磁場(chǎng)區(qū)域被等寬地劃分為n（正整數(shù)）個(gè)豎直區(qū)間，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B＝5×10-3T，方向從左向右為垂直紙面向外、向內(nèi)、向外……．在極板左端有一粒子源，不斷地向右沿著與兩板等距的水平線OO′發(fā)射比荷＝1×108 C/kg、初速度為v0＝2×105 m/s的帶正電粒子。忽略粒子重力以及它們之間的相互作用．
（1）當(dāng)取U何值時(shí)，帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度偏向角最大；
（2）若n=1，即只有一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)間，其方向垂直紙面向外，則當(dāng)電壓由0連續(xù)增大到U過(guò)程中帶電粒子射出磁場(chǎng)時(shí)與邊界PQ相交的區(qū)域的寬度；
（3）若n趨向無(wú)窮大，則偏離電場(chǎng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t為多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于光滑的金屬導(dǎo)軌平面向里，極板間距為d的平行板電容器與總阻值為2R0的滑動(dòng)變阻器通過(guò)平行導(dǎo)軌連接，電阻為R0的導(dǎo)體棒MN可在外力的作用下沿導(dǎo)軌從左向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位于a、b的中間位置且導(dǎo)體棒MN的速度為v0時(shí)，位于電容器中P點(diǎn)的帶電油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不計(jì)摩擦和平行導(dǎo)軌及導(dǎo)線的電阻，各接觸處接觸良好，重力加速度為g，則下列判斷正確的是

A．油滴帶正電荷
B．若將上極板豎直向上移動(dòng)距離d，油滴將向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度a = g/2
C．若將導(dǎo)體棒的速度變?yōu)?v0，油滴將向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度a = g
D．若保持導(dǎo)體棒的速度為v0不變，而將滑動(dòng)觸頭置于a端，同時(shí)將電容器上極板向上移動(dòng)距離d/3，油滴仍將靜止

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（8分）如圖所示，電荷量為－e，質(zhì)量為的電子從點(diǎn)沿與電場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，初速度為，當(dāng)它通過(guò)電場(chǎng)中點(diǎn)時(shí)，速度與場(chǎng)強(qiáng)方向成角，不計(jì)電子的重力，求：

（1）電子經(jīng)過(guò)點(diǎn)的速度多大；
（2）兩點(diǎn)間的電勢(shì)差多大。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（15分）如圖所示，兩個(gè)板長(zhǎng)均為L(zhǎng)的平板電極，平行正對(duì)放置，兩極板相距為d，極板之間的電勢(shì)差為U，板間電場(chǎng)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)帶電粒子（質(zhì)量為m，電荷量為+q）從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板之間，到達(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板邊緣。忽略重力和空氣阻力的影響。求：

（1）極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大��；
（2）該粒子的初速度v0的大��；
（3）該粒子落到下極板時(shí)的末動(dòng)能Ek的大小。

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