如圖所示，在坐標系右側存在一寬度為、垂直紙面向外的有界勻強磁場，磁感應強度的大小為B；在左側存在與y軸正方向成角的勻強電場。一個粒子源能釋放質量為m、電荷量為+q的粒子，粒子的初速度可以忽略。粒子源在點P(，)時發(fā)出的粒子恰好垂直磁場邊界EF射出；將粒子源沿直線PO移動到Q點時，所發(fā)出的粒子恰好不能從EF射出。不計粒子的重力及粒子間相互作用力。求：

（1）勻強電場的電場強度；
（2）粒子源在Q點時，粒子從發(fā)射到第二次進入磁場的時間。

（1）；（2）

解析試題分析:
（1）粒子源在P點時，粒子在電場中被加速，由動能定理
粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛侖滋力充當向心力
由幾何關系知，

綜上所得：
（2）粒子源在Q點時，粒子在磁場中運動軌跡與邊界EF相切，

由幾何關系知        
根據(jù)牛頓第二定律 有  
磁場中運動速度為    
粒子在Q點射出，開始的電場中加速運動：    
進入磁場后運動四分之三個圓周：      
第一次出磁場后進入電場，作類平拋運動：  
粒子從發(fā)射到第二次進入磁場的時間  
考點： 帶電粒子在電場中的運動；帶電粒子在電磁場中的運動；

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

（10分）在空間某一區(qū)域，有一勻強電場，一質量為m的液滴，帶正電荷，電量為q，在此電場中恰能沿豎直方向作勻速直線運動，則此區(qū)域的電場強度的大小為                ，方向                。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，板間距為d、板長為4d的水平金屬板A和B上下正對放置，并接在電源上．現(xiàn)有一質量為m、帶電量＋q的質點沿兩板中心線以某一速度水平射入，當兩板間電壓U＝U0，且A接負時，該質點就沿兩板中心線射出；A接正時，該質點就射到B板距左端為d的C處．取重力加速度為g，不計空氣阻力．求

（1）質點射入兩板時的速度；
（2）當A接負時，為使帶電質點能夠從兩板間射出，兩板所加恒定電壓U的范圍．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（22分）離子推進器是太空飛行器常用的動力系統(tǒng)，某種推進器設計的簡化原理如圖1所示，截面半徑為R的圓柱腔分為兩個工作區(qū)。I為電離區(qū)，將氙氣電離獲得1價正離子II為加速區(qū)，長度為L，兩端加有電壓，形成軸向的勻強電場。I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進入II區(qū)，被加速后以速度vM從右側噴出。I區(qū)內(nèi)有軸向的勻強磁場，磁感應強度大小為B，在離軸線R/2處的C點持續(xù)射出一定速度范圍的電子。假設射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運動，截面如圖2所示（從左向右看）。電子的初速度方向與中心O點和C點的連線成α角（0<α<90?）。推進器工作時，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的區(qū)域越大，電離效果越好。已知離子質量為M；電子質量為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，請判斷I區(qū)中的磁場方向（按圖2說明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”）；
（3）α為90?時，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的關系。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在x軸下方的區(qū)域內(nèi)存在+y方向的勻強電場，電場強度為E。在x軸上方以原點O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場的方向垂直于xoy平面向外，磁感應強度為B。-y軸上的A點與O點的距離為d，一個質量為m、電荷量為q的帶正電粒子從A點由靜止釋放，經(jīng)電場加速后從O點射入磁場，不計粒子的重力。

（1）求粒子在磁場中運動的軌道半徑r；
（2）要使粒子進人磁場之后不再經(jīng)過x軸，求電場強度的取值范圍；
（3）改變電場強度，使得粒子經(jīng)過x軸時與x軸成θ=300的夾角，求此時粒子在磁場中的運動時間t及經(jīng)過x軸的位置坐標值x0。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，勻強磁場的方向垂直于光滑的金屬導軌平面向里，極板間距為d的平行板電容器與總阻值為2R0的滑動變阻器通過平行導軌連接，電阻為R0的導體棒MN可在外力的作用下沿導軌從左向右做勻速直線運動。當滑動變阻器的滑動觸頭位于a、b的中間位置且導體棒MN的速度為v0時，位于電容器中P點的帶電油滴恰好處于靜止狀態(tài)。若不計摩擦和平行導軌及導線的電阻，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距離d，油滴將向上加速運動，加速度a = g/2
C．若將導體棒的速度變?yōu)?v0，油滴將向上加速運動，加速度a = g
D．若保持導體棒的速度為v0不變，而將滑動觸頭置于a端，同時將電容器上極板向上移動距離d/3，油滴仍將靜止

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

能的轉化與守恒是自然界普遍存在的規(guī)律，如：電源給電容器的充電過程可以等效為將電荷逐個從原本電中性的兩極板中的一個極板移到另一個極板的過程. 在移動過程中克服電場力做功，電源的電能轉化為電容器的電場能．實驗表明:電容器兩極間的電壓與電容器所帶電量如圖所示．

（1）對于直線運動，教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法．請你借鑒此方法，根據(jù)圖示的Q-U圖像，若電容器電容為C，兩極板間電壓為U，求電容器所儲存的電場能．
（2）如圖所示，平行金屬框架豎直放置在絕緣地面上．框架上端接有一電容為C的電容器．框架上一質量為m、長為L的金屬棒平行于地面放置，離地面的高度為h．磁感應強度為B的勻強磁場與框架平面相垂直．現(xiàn)將金屬棒由靜止開始釋放，金屬棒下滑過程中與框架接觸良好且無摩擦．開始時電容器不帶電，不計各處電阻．

求a. 金屬棒落地時的速度大小
b. 金屬棒從靜止釋放到落到地面的時間

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，帶等量異種電荷的兩塊相互平行的金屬板AB、CD長都為L，兩板間距為d，其間為勻強電場，當兩極板電壓U0為時，有一質量為m，帶電量為q的質子緊靠AB板上的上表面以初速度V0射入電場中，設質子運動過程中不會和CD相碰，求：

(1)當t= L/2V0時，質子在豎直方向的位移是多大?
(2)當t= L/2V0時，突然改變兩金屬板帶電性質，且兩板間電壓為U1，質子恰能沿B端飛出電場，求電壓U1、U0的比值是多大?

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）兩根光滑的長直金屬導軌MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)，導軌間距為l，電阻不計，M、M′處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C.長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導軌放置，導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中．a(chǎn)b在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在ab運動距離為x的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求：

(1)ab運動速度v的大�。�
(2)電容器所帶的電荷量q.

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