如圖所示，帶電平行金屬板相距為2R，在兩板間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域，與兩板及左側(cè)邊緣線相切。一個帶正電的粒子（不計重力）沿兩板間中心線O1O2從左側(cè)邊緣O1點以某一速度射入，恰沿直線通過圓形磁場區(qū)域，并從極板邊緣飛出，在極板間運動時間為t0。若撤去磁場，粒子仍從O1點以相同速度射入，則經(jīng)時間打到極板上。

（1）求兩極板間電壓u；
（2）若兩極板不帶電，保持磁場不變，該粒子仍沿中心線O1 O2從O1點射入，欲使粒子從兩板左側(cè)間飛出，射入的速度應(yīng)滿足什么條件。

（1）

解析試題分析：（1）帶電粒子從O1 帶電射入進入正交的電場磁場做直線運動，說明電場力和磁場力平衡，即，即有 1,沿直線離開磁場后進入勻強電場，速度和電場垂直，在水平方向仍保持勻速直線運動，設(shè)極板長度為L，則有 2
離開磁場后初速度仍是v仍然沿中線方向，撤去磁場后進入電場初速度也是v，也是沿中線方向，而且電場不變，所以兩個運動軌跡相同，離開磁場后水平位移為，第二次進入磁場的運動水平位移也是，那么就有 3
電場方向則有 4
聯(lián)立23得   
帶入1得
（2）撤去電場后，帶電粒子進入磁場，做勻速圓周運動，初速度方向沿半徑進入圓形磁場區(qū)域，那么必然沿半徑方向離開磁場區(qū)域，離開磁場后做勻速直線運動，要使其不打在兩個極板上，末速度至少要與極板邊緣和圓形磁圓心的連線平行，如下圖。

磁場半徑為R，極板中線到斷電的距離也是R，那么，如圖中幾何關(guān)系設(shè)帶電粒子圓周運動半徑r，則有，計算得
帶電粒子進入勻強磁場做圓周運動有有
根據(jù)第一問的4可得整理得
即
要使得粒子從兩板左側(cè)間飛出，粒子初速度要滿足
考點：復(fù)合場 帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中的運動

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面成θ=30°角放置，一個磁感應(yīng)強度B=1.00T的勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面，導(dǎo)軌上端M與P間連接阻值為R=0.30Ω的電阻，長L=0.40m、電阻r=0.10Ω的金屬棒ab與MP等寬緊貼在導(dǎo)軌上，現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑，其下滑距離與時間的關(guān)系如下表所示，導(dǎo)軌電阻不計，g=10m/s2

求：（1）在0.4s時間內(nèi)，通過金屬棒ab截面的電荷量
（2）金屬棒的質(zhì)量
（3）在0.7s時間內(nèi)，整個回路產(chǎn)生的熱量

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，兩個共軸的圓筒形金屬電極，在內(nèi)筒上均勻分布著平行于軸線的標(biāo)號1-8的八個狹縫，內(nèi)筒內(nèi)半徑為R，在內(nèi)筒之內(nèi)有平行于軸線向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。在兩極間加恒定電壓，使筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向里的電場。不計粒子重力，整個裝置在真空中，粒子碰到電極時會被電極吸收。

(1)一質(zhì)量為m1，帶電量為+q1的粒子從緊靠外筒且正對1號縫的S點由靜止出發(fā)，進入磁場后到達的第一個狹縫是3號縫，求兩電極間加的電壓U是多少?
(2)另一個粒子質(zhì)量為m2，帶電量為+q2，也從S點由靜止出發(fā)，該粒子經(jīng)過一段時間后恰好又回到S點，求該粒子在磁場中運動多少時間第一次回到S點。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖所示，S粒子源能夠產(chǎn)生大量的質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子（重力不計）。粒子從O1孔進入一個水平方向的加速電場（初速不計），再經(jīng)小孔O2進入相互正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域，電場強度大小為E，磁感應(yīng)強度大小為B1，方向如圖。虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強磁場，磁場范圍足夠大，磁感應(yīng)強度大小為B2。一塊折成直角的硬質(zhì)塑料片abc（不帶電，寬度、厚度都很小可以忽略不計）放置在PQ、MN之間，截面圖如圖，a、c兩點分別位于PQ、MN上，ab=bc=L，α= 45º。粒子能沿圖中虛線O2O3的延長線進入PQ、MN之間的區(qū)域。

⑴求加速電壓U1；
⑵假設(shè)粒子與硬質(zhì)塑料板相碰后，速度大小不變，方向變化遵守光的反射定律，那么粒子與塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么運動？
⑶粒子在PQ、MN之間的區(qū)域中運動的總時間t和總路程s分別是多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（14分）如圖所示，足夠長的間距為L=0.2m光滑水平導(dǎo)軌EM、FN與PM、QN相連，PM、QN是兩根半徑為d=0.4m的光滑的圓弧導(dǎo)軌，O、P連線水平，M、N與E、F在同一水平高度，水平和圓弧導(dǎo)軌電阻不計，在其上端連有一阻值為R=8W的電阻，在PQ左側(cè)有處于豎直向上的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B0=6T。現(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m=0.2kg、電阻為r=2W的金屬棒從軌道的頂端P處由靜止開始下滑，到達軌道底端MN時對軌道的壓力為2mg，取g=10m/s2，求：

（1）棒到達最低點MN時金屬棒兩端的電壓；
（2）棒下滑到MN過程中金屬棒產(chǎn)生的熱量；
（3）從棒進入EM、FN水平軌道后開始計時，磁場隨時間發(fā)生變化，恰好使棒做勻速直線運動，求磁感應(yīng)強度B隨時間變化的表達式。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，一個n=10匝，面積為S=0.3m2的圓形金屬線圈，其總電阻為R1="2Ω," 與R2=4Ω的電阻連接成閉合電路。線圈內(nèi)存在方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度按B1="2t" + 3 (T)規(guī)律變化的磁場。電阻R2兩端通過金屬導(dǎo)線分別與電容器C的兩極相連．電容器C緊靠著帶小孔a（只能容一個粒子通過）的固定絕緣彈性圓筒。圓筒內(nèi)壁光滑，筒內(nèi)有垂直水平面豎直向下的勻強磁場B2，O是圓筒的圓心，圓筒的內(nèi)半徑為r=0.4m．

（1）金屬線圈的感應(yīng)電動勢E和電容器C兩板間的電壓U;
（2）在電容器C內(nèi)緊靠極板且正對a孔的D處有一個帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電容器C加速后從a孔垂直磁場B2并正對著圓心O進入筒中，該帶電粒子與圓筒壁碰撞四次后恰好又從小孔a射出圓筒．已知粒子的比荷q/m=5×107（C/kg），該帶電粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞時電量和能量都不損失，不計粒子重力和空氣阻力，則磁感應(yīng)強度B2多大（結(jié)果允許含有三角函數(shù)式）。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN 和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M 和P 之間接有阻值為R＝3.0Ω 的定值電阻，導(dǎo)體棒ab 長l＝0.5m,質(zhì)量m=1kg，其電阻為r＝1.0Ω，與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B＝0.4T.現(xiàn)使ab 以v0＝10m/s 的速度向右做勻速運動.

（1）使ab棒向右勻速的拉力F 為多少？
（2）若撤掉拉力F，當(dāng)導(dǎo)體棒速度v＝5m/s 時，試求導(dǎo)體棒的加速度大小為多少？
（3）試求從撤掉拉力F 后，直至導(dǎo)體棒ab 停止的過程中，在電阻R 上消耗的焦耳熱。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

質(zhì)量為m的汽車以恒定的功率P在平直的公路上行駛，汽車勻速行駛時的速率為v1，則當(dāng)汽車的速率為v2（v2< v1）時，汽車的加速度為（    ）

A．P/mv1 B．P/mv2 C．2P/m（v1+v2） D．P（v1­-v2）/mv1v2

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

質(zhì)量為m的汽車以恒定功率P在平直公路上行駛，速度從加速到速度時達到勻速，這一過程經(jīng)歷時間為t，假設(shè)阻力恒為f，則此過程牽引力做功為

A．B．C．D．

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案