（18分）如圖所示，坐標(biāo)空間中有場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，Y軸為兩種場的分界面，圖中虛線為磁場區(qū)域的右邊界，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為-q的帶電粒子從電場中坐標(biāo)位置(-L，0)處，以初速度v0沿x軸正方向開始運(yùn)動，且已知 L=mv02/Eq(重力不計(jì))，試求：

使帶電粒子能穿越磁場區(qū)域而不再返回電場中，磁場的寬度d 應(yīng)滿足的條件．

解析試題分析：粒子在電場中受到的電場力的方向向上，粒子做類平拋運(yùn)動，水平方向做的是勻速運(yùn)動，豎直方向做的是勻加速直線運(yùn)動，設(shè)運(yùn)動的加速度為a．由牛頓運(yùn)動定律得:qE = ma．
設(shè)粒子出電場、入磁場時速度的大小為v，此時在Y軸方向的分速度為vy，粒子在電場中運(yùn)動的時間為t，速度方向與y軸的夾角為θ，粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示，則：

則有:      　　
解得：   　　
粒子進(jìn)入磁場后在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律得：
解得：
當(dāng)磁場的運(yùn)動的軌跡恰好與磁場的右邊沿相切時，此時的磁場的寬度最大，根據(jù)粒子的運(yùn)動的軌跡可以知要使粒子穿越磁場區(qū)域，磁場的寬度應(yīng)滿足的條件　 
結(jié)合已知條件解以上各式可得:
故要使帶電粒子能穿越磁場區(qū)域而不再返回電場中，磁場的寬度d應(yīng)滿足的條件為
考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動、牛頓第二定律、向心力、運(yùn)動的合成與分解、左手定則等知識，意在考查考生處理類平拋運(yùn)動及勻速圓周運(yùn)動問題的能力．

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(jì)算題

（12分）如圖所示，固定的光滑金屬導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，上端a、b間接有阻值為R的電阻，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，且處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中。質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連后放在導(dǎo)軌上。初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導(dǎo)體棒具有沿軌道向上的初速度v0。整個運(yùn)動過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。已知彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧的中心軸線與導(dǎo)軌平行。

（1）求初始時刻通過電阻R的電流I的大小和方向；
（2）當(dāng)導(dǎo)體棒第一次回到初始位置時，速度變?yōu)関，求此時導(dǎo)體棒的加速度大小a；
（3）導(dǎo)體棒最終靜止時彈簧的彈性勢能為Ep，求導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動直到停止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖a所示，豎直直線MN左方有水平向右的勻強(qiáng)電場，現(xiàn)將一重力不計(jì)，比荷的正電荷置于電場中O點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過后，電荷以v0=1.5×104m/s的速度通過MN進(jìn)入其右方的勻強(qiáng)磁場，磁場與紙面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化（圖b中磁場以垂直紙面向外為正，以電荷第一次通過MN時為t=0時刻，忽略磁場變化帶來的影響）。求：

（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E；
（2）圖b中時刻電荷與O點(diǎn)的豎直距離r。
（3）如圖在O點(diǎn)下方d=39.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板，求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板所需要的時間。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

(17 分）如圖所示的坐標(biāo)系xOy中，x<0, y>0的區(qū)域內(nèi)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場，的區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，X軸上A點(diǎn)坐標(biāo)為（－L，0)，Y軸上B點(diǎn)的坐標(biāo)為（0，）。有一個帶正電的粒子從A點(diǎn)以初速度vA沿y軸正方向射入勻強(qiáng)電場區(qū)域，經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域，然后經(jīng)x軸上的C點(diǎn) (圖中未畫出）運(yùn)動到坐標(biāo)原點(diǎn)O。不計(jì)重力。求：

(1)粒子在B點(diǎn)的速度vB是多大？
(2)C點(diǎn)與O點(diǎn)的距離xc是多大？
(3)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的比值是多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（12分）一荷質(zhì)比為的帶電粒子經(jīng)一電場U=150V加速進(jìn)入到一只有左邊界的勻強(qiáng)磁場中，已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B="0.1T" 求：

（1）粒子離開電場時的速度
（2）粒子離開磁場左邊界的位置距離進(jìn)入點(diǎn)的長度
（3）粒子在磁場中運(yùn)動的時間

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，建立x0y坐標(biāo)系，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱，極板長度和板間距均為L，第Ⅰ、Ⅳ象限分布著勻強(qiáng)磁場，方向垂直于x0y平面向里。位于極板左側(cè)的粒子源可沿x軸向右發(fā)射質(zhì)量為m、電量為q、速度相同、重力不計(jì)的帶正電粒子。在0~3t0時間內(nèi)兩極板所加電壓如圖乙所示。已知，若粒子在t=0時刻射入，將恰好在t0時刻經(jīng)極板邊緣射入磁場。上述m、q、L、t0為已知量，且忽略粒子間的相互影響。求：

（1）電壓U0的大�。�
（2）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；
（3）0~3t0時間內(nèi)何時射入的粒子在磁場中運(yùn)動的時間最短，并求出此最短時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（18分）光滑的平行金屬導(dǎo)軌長L＝2 m，兩導(dǎo)軌間距d＝0.5 m，軌道平面與水平面的夾角θ＝30°，導(dǎo)軌上端接一阻值為R＝0.6 Ω的電阻，軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T，如圖所示．有一質(zhì)量m＝0.5 kg、電阻r＝0.4 Ω的金屬棒ab，放在導(dǎo)軌最上端，其余部分電阻不計(jì)．已知棒ab從軌道最上端由靜止開始下滑到最底端脫離軌道的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1＝0.6 J，取g＝10 m/s2，試求：
 
(1)當(dāng)棒的速度v＝2 m/s時，電阻R兩端的電壓；
(2)棒下滑到軌道最底端時速度的大��；
(3)棒下滑到軌道最底端時加速度a的大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（14分）如圖所示，相距為d的平行金屬板M、N間存在勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo的勻強(qiáng)磁場；在xoy直角坐標(biāo)平面內(nèi)，第一象限有沿y軸負(fù)方向場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，第四象限有垂直坐標(biāo)平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m、電量為q的正離子（不計(jì)重力）以初速度Vo沿平行于金屬板方向射入兩板間并做勻速直線運(yùn)動。從P點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入第一象限，經(jīng)過x軸上的A點(diǎn)射出電場，進(jìn)入磁場。已知離子過A點(diǎn)時的速度方向與x軸成45o角。求：

（1）金屬板M、N間的電壓U；
（2）離子運(yùn)動到A點(diǎn)時速度V的大小和由P點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)所需時間t；
（3）離子第一次離開第四象限磁場區(qū)域的位置C（圖中未畫出）與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離OC。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如右圖所示，在某空間實(shí)驗(yàn)室中，有兩個靠在一起的等大的圓柱形區(qū)域，分別存在著等大反向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場區(qū)域半徑，左側(cè)區(qū)圓心為，磁場向里，右側(cè)區(qū)圓心為，磁場向外．兩區(qū)域切點(diǎn)為C.今有質(zhì)量.帶電荷量的某種離子，從左側(cè)區(qū)邊緣的A點(diǎn)以速度正對O1的方向垂直磁場射入，它將穿越C點(diǎn)后再從右側(cè)區(qū)穿出．求：

(1)該離子通過兩磁場區(qū)域所用的時間．
(2)離子離開右側(cè)區(qū)域的出射點(diǎn)偏離最初入射方向的側(cè)移距離為多大？(側(cè)移距離指垂直初速度方向上移動的距離)

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