（18分）如圖所示，相距3L的AB、CD兩直線間的區(qū)域存在著兩個(gè)大小不同、方向相反的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中PT上方的電場(chǎng)I的場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，PT下方的電場(chǎng)II的場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向上，電場(chǎng)I的場(chǎng)強(qiáng)大小是電場(chǎng)Ⅱ的場(chǎng)強(qiáng)大小的兩倍，在電場(chǎng)左邊界AB上有點(diǎn)Q，PQ間距離為L(zhǎng)。從某時(shí)刻起由Q以初速度v0沿水平方向垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子，電量為＋q、質(zhì)量為m。通過(guò)PT上的某點(diǎn)R進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)I后從CD邊上的M點(diǎn)水平射出，其軌跡如圖，若PR兩點(diǎn)的距離為2L。不計(jì)粒子的重力。試求：
（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)I的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和MT之間的距離；
（2）有一邊長(zhǎng)為a、由光滑彈性絕緣壁圍成的正三角形容器，在其邊界正中央開(kāi)有一小孔S，將其置于CD右側(cè)且緊挨CD邊界，若從Q點(diǎn)射入的粒子經(jīng)AB、CD間的電場(chǎng)從S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中與器壁多次垂直碰撞后仍能從S孔射出（粒子與絕緣壁碰撞時(shí)無(wú)機(jī)械能和電量損失），并返回Q點(diǎn)，需在容器中現(xiàn)加上一個(gè)如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子運(yùn)動(dòng)的半徑小于，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小應(yīng)滿足的條件以及從Q出發(fā)再返回到Q所經(jīng)歷的時(shí)間。
      

試題分析：（1）設(shè)粒子經(jīng)PT直線上的點(diǎn)R由E2電場(chǎng)進(jìn)入E1電場(chǎng)，由Q到R及R到M點(diǎn)的時(shí)間分別為t2與t1，到達(dá)R時(shí)豎直速度為vy，則：由     （1）
在電場(chǎng)I中：在垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)：2L= v0t2       （2）
在平行電場(chǎng)方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)：   ⑶
到達(dá)R時(shí)豎直速度為vy，    ⑷
在電場(chǎng)II中：
在平行電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)：  （5）
在垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)： L= v0t1         ⑹
聯(lián)立以上各式解得：      
  
（2）欲使粒子仍能從S孔處射出，粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為r，則  
 （7）
 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（8）
解得：   。。。。。。。。。。。。（9）
由幾何關(guān)系可知。n=1，2，3…。。。。（10）
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（11）
代入B得。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（12）
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（13）
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：實(shí)驗(yàn)題

有一個(gè)帶正電的小球，質(zhì)量為m，電荷量為q，靜止在固定的絕緣支架上．現(xiàn)設(shè)法給小球一個(gè)瞬時(shí)的初速度v0使小球水平飛出，飛出時(shí)小球的電荷量沒(méi)有改變．同一豎直面內(nèi)，有一個(gè)固定放置的圓環(huán)(圓環(huán)平面保持水平)，環(huán)的直徑略大于小球直徑，如圖甲所示．空間所有區(qū)域分布著豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在豎直方向的帶狀區(qū)域中，小球從固定的絕緣支架水平飛出后先做勻速直線運(yùn)動(dòng)，后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，豎直進(jìn)入圓環(huán)．已知固定的絕緣支架與固定放置的圓環(huán)之間的水平距離為2s，支架放小球處與圓環(huán)之間的豎直距離為s，v0>，小球所受重力不能忽略．求：

(1)空間所有區(qū)域分布的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向；
(2)垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的最小寬度S，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向；
(3)小球從固定的絕緣支架水平飛出到運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)的時(shí)間t.

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖甲，直角坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi)，x軸上方（含x軸）區(qū)域有垂直坐標(biāo)系xOy向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=T；在x軸下方區(qū)域有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙，豎直向上為電場(chǎng)強(qiáng)度正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖丙，垂直xOy平面為磁場(chǎng)的正方向。光滑的絕緣斜面在第二象限，底端與坐標(biāo)原點(diǎn)O重合，與負(fù)x軸方向夾角θ=30°。

一質(zhì)量m=1×10-5kg、電荷量q=1×10-4C的帶正電的粒子從斜面上A點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)恰好對(duì)斜面壓力為零，以此時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。求：
（1）釋放點(diǎn)A到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離L；
（2）帶電粒子在t=2.0s時(shí)的位置坐標(biāo)；
（3）在垂直于x軸的方向上放置一俘獲屏，要使帶電粒子垂直打在屏上被俘獲，屏所在位置的橫坐標(biāo)應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖a所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場(chǎng)中的O點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過(guò)后，電荷以的速度通過(guò)MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)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(chǎng)以垂直紙面向外為正，以電荷第一次通過(guò)MN時(shí)為t=0時(shí)刻）.計(jì)算結(jié)果可用π表示。
（1）求O點(diǎn)與直線MN之間的電勢(shì)差；
（2）求圖b中時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離；
（3）如果在O點(diǎn)右方d=67.5cm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(dòng)到擋板所需的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（22分）如圖所示，半徑足夠大的兩半圓形區(qū)域I和II中存在與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩半圓形的圓心分別為O、O’，兩條直徑之間有一寬度為d的矩形區(qū)域，區(qū)域內(nèi)加上電壓后形成一勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子（不計(jì)重力），以初速度v0從M點(diǎn)沿與直徑成30o角的方向射入?yún)^(qū)域I，而后從N點(diǎn)沿與直徑垂直的方向進(jìn)入電場(chǎng)，N點(diǎn)與M點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)0，粒子第一次離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度為2v0，隨后將兩直徑間的電壓調(diào)為原來(lái)的2倍，粒子又兩進(jìn)兩出電場(chǎng)，最終從P點(diǎn)離開(kāi)區(qū)域II。已知P點(diǎn)與圓心為O’的直徑間的距離為L(zhǎng)，與最后一次進(jìn)入?yún)^(qū)域II時(shí)的位置相距L，求：
（1）區(qū)域I內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小與方向
（2）矩形區(qū)域內(nèi)原來(lái)的電壓和粒子第一次在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
（3）大致畫(huà)出粒子整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的軌跡，并求出區(qū)域II內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大��；
（4）粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖，在第二象限的圓形區(qū)域I存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，且垂直于Oxy平面向里;在第一象限的區(qū)域II和區(qū)域III內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度相等，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B，方向相反，且都垂直于Oxy平面。質(zhì)量為m、帶電荷量q（q＞0）的粒子a于某時(shí)刻從圓形區(qū)域I最高點(diǎn)Q（Q和圓心A連線與y軸平行）進(jìn)入?yún)^(qū)域I，其速度v＝ 。已知a在離開(kāi)圓形區(qū)域I后，從某點(diǎn)P進(jìn)入?yún)^(qū)域II。該粒子a離開(kāi)區(qū)域II時(shí)，速度方向與x軸正方向的夾角為30°；此時(shí)，另一質(zhì)量和電荷量均與a相同的粒子b從P點(diǎn)進(jìn)入?yún)^(qū)域II，其速度沿x軸正向，大小是粒子a的。不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求：
（1）區(qū)域II的寬度；
（2）當(dāng)a離開(kāi)區(qū)域III時(shí)，a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差.

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

(16分)如圖所示，高h(yuǎn) =0.8m的絕緣水平桌面上方的區(qū)域Ⅰ中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E的方向與區(qū)域的某一邊界平行，區(qū)域Ⅱ中存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.01kg，帶電荷量q=+10-5C的小球從A點(diǎn)以v0=4m/s的初速度水平向右運(yùn)動(dòng)，勻速通過(guò)區(qū)域Ⅱ后落在水平地面上的B點(diǎn)，已知小球與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，L=1m，h = 0.8m，x =0.8m，取g =10m/s2。試求：

（1）小球在區(qū)域Ⅱ中的速度；
（2）區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小及方向；
（3）區(qū)域Ⅰ中電場(chǎng)強(qiáng)度E可能的大小及方向。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（14分）如圖所示的區(qū)域中，左邊為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ，右邊是一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其方向平行于OC且垂直于磁場(chǎng)方向．一個(gè)質(zhì)量為m 、電荷量為-q 的帶電粒子從P孔以初速度v0沿垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)人勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，初速度方向與邊界線的夾角θ＝600，粒子恰好從C孔垂直于OC射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，最后打在Q點(diǎn)且OQ間距是OC間距的2倍，不計(jì)粒子的重力，求：

（1）電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小
（2）粒子從P運(yùn)動(dòng)到Q所用的時(shí)間 t
（3）粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EKQ

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示為測(cè)定帶電粒子比荷（）的裝置，粒子以一定的初速度進(jìn)入并沿直線通過(guò)速度選擇器，速度選擇器內(nèi)有相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度 速度選分別為B和E。然后粒子通過(guò)平板S上的狹縫P，進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最終打在能記錄粒子位置的膠片AlA2上。下列表述正確的是            （   ）
A．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里
B．能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于
C．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小
D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越大

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同步練習(xí)冊(cè)答案