(16 分)如圖所示,待測區(qū)域中存在勻強電場和勻強磁場,根據(jù)帶電粒子射入時的受力情況可推測其電場和磁場. 圖中裝置由加速器和平移器組成,平移器由兩對水平放置、相距為l的相同平行金屬板構成,極板長度為l、間距為d,兩對極板間偏轉電壓大小相等、電場方向相反. 質量為m、電荷量為+q 的粒子經(jīng)加速電壓U0 加速后,水平射入偏轉電壓為U1 的平移器,最終從A 點水平射入待測區(qū)域. 不考慮粒子受到的重力.

(1)求粒子射出平移器時的速度大小v1;
(2)當加速電壓變?yōu)?U0 時,欲使粒子仍從A 點射入待測區(qū)域,求此時的偏轉電壓U;
(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待測區(qū)域,剛進入時的受力大小均為F. 現(xiàn)取水平向右為x 軸正方向,建立如圖所示的直角坐標系Oxyz. 保持加速電壓為U0 不變,移動裝置使粒子沿不同的坐標軸方向射入待測區(qū)域,粒子剛射入時的受力大小如下表所示.

請推測該區(qū)域中電場強度和磁感應強度的大小及可能的方向.
(1)  (2)
（3）E 與Oxy 平面平行且與x 軸方向的夾角為30°或150°，
若B 沿-x 軸方向，E 與Oxy 平面平行且與x 軸方向的夾角為-30°或-150°。
(1)設粒子射出加速器的速度為
動能定理
由題意得 ，即
(2)在第一個偏轉電場中,設粒子的運動時間為t
加速度的大小
在離開時,豎直分速度
豎直位移
水平位移
粒子在兩偏轉電場間做勻速直線運動,經(jīng)歷時間也為t
豎直位移
由題意知,粒子豎直總位移
解得
則當加速電壓為時,
（3）(a)由沿x 軸方向射入時的受力情況可知:B平行于x 軸.  且
(b)由沿軸方向射入時的受力情況可知:E 與Oxy 平面平行.
,則 且
解得
(c)設電場方向與x 軸方向夾角為.
若B 沿x 軸方向,由沿z 軸方向射入時的受力情況得
解得 =30°,或=150°
即E 與Oxy 平面平行且與x 軸方向的夾角為30°或150°.
同理,若B 沿-x 軸方向
E 與Oxy 平面平行且與x 軸方向的夾角為-30°或-150°.
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，abcd為質量M＝2 kg的導軌，放在光滑絕緣的水平面，另有一根質量m＝0.6 kg的金屬棒PQ平行于bc放在水平導軌上，PQ棒左邊靠著絕緣的豎直立柱e、f（豎直立柱光滑，且固定不動），導軌處于勻強磁場中，磁場以為界，左側的磁場方向豎直向上，右側的磁場方向水平向右，磁感應強度大小都為B＝0.8 T．導軌的bc段長l＝0.5 m，其電阻r＝0.4Ω，金屬棒的電阻R＝0.2Ω，其余電阻均可不計．金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)m＝0.2．若在導軌上作用一個方向向左、大小為F＝2N的水平拉力，設導軌足夠長，重力加速度g取，試求：

（1）導軌運動的最大加速度；
（2）導軌的最大速度；
（3）定性畫出回路中感應電流隨時間變化的圖線．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

目前有一種磁強計，用于測定地磁場的磁感應強度．磁強計的原理如圖所示，電路有一段金屬導體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方形，放在沿y軸正方向的勻強磁場中，導體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流．已知金屬導體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導電過程中，自由電子所做的定向移動可視為勻速運動．兩電極M、N均與金屬導體的前后兩側接觸，用電壓表測出金屬導體前后兩個側面間的電勢差為U.則磁感應強度的大小和電極M、N的正負為(　　)
A．，M正、N負　　　　B．，M正、N負
C．，M負、N正D．，M負、N正

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

帶電粒子在AB兩極板間靠近A板中央附近S處靜止釋放,在兩極板電壓中加速,從小孔P平行CD極板方向的速度從CD極板中央垂直進入偏轉電場,B板靠近CD板的上邊緣如圖甲.在CD兩板間加如圖乙所示的交變電壓,設時刻粒子剛好進入CD極板,時刻粒子恰好從D板的下邊緣飛入勻強磁場,勻強磁場的上邊界與CD極板的下邊緣在同一水平線上,磁場范圍足夠大,加速電場AB間的距離,偏轉電場CD間的距離及CD極板長均為,圖象乙中和都為已知，帶電粒子重力不計，不考慮電場和磁場邊界影響.求:

（1）加速電壓？
（2）帶電粒子進入磁場時的速度？
（3）若帶電粒子在時刻剛好從C極板的下邊緣進入偏轉電場，并剛能返回到初始位置S處，求
（4）帶電粒子全程運動的周期

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，電阻忽略不計的、兩根兩平行的光滑金屬導軌豎直放置，導軌間的距離為d，其上端接一電阻R，在兩導軌間存在與平面垂直的勻強磁場B，且磁場區(qū)域足夠大，在其下方存在與導軌相連的兩個豎直的平行金屬板。在兩金屬板間存在一光滑的軌道，傾斜軌道與水平方向的夾角為θ，傾斜軌道與豎直圓形軌道間用一段光滑小圓弧相連，圓形軌道的半徑為r，將一電阻也為R、質量為m的導體棒從一位置由靜止開始在導軌上無摩擦向下滑動，當導體棒開始勻速運動時，將一帶正電的小球由傾斜軌道的某一位置由靜止釋放，小球的電荷量為q，求：

（1）導體棒勻速運動的速度；
（2）若小球到達圓形軌道最高點時對軌道的壓力剛好為零，則釋放小球的初位置到圓形軌道最低點的高度h多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，光滑絕緣水平面的上方空間被豎直的分界面MN分隔成兩部分，左側空間存在一水平向右的勻強電場，場強大小 右側空間有一長為R=0.8m的絕緣輕繩，繩的一端固定于O點，另一端拴一個質量m2=m的不帶電的小球B在豎直平面內做順時針方向的圓周運動，運動到最低點時速度大小vB=8m/s，小球B在最低點時與地面接觸但沒有彈力. 在MN左側空間中有一個質量為m1=m的帶正電的物體A，電荷量大小為q，在水平面上與MN界面水平間距為L處由靜止釋放，恰好與運動到最低點處的B發(fā)生正碰，并瞬間粘合成一個整體C，碰后瞬間在MN的右側空間立即加上一豎直向上的勻強電場，場強大小E2=3E1（g=10m/s2）

（1）如果L=0.2m，求出整體C運動到最高點時的瞬時速度大小，及此時繩的拉力是物體重力的多少倍？
（2）當L滿足什么條件時，整體C可以在豎直面內做一個完整的圓周運動？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（19分）如圖所示，帶電平行金屬板PQ和MN之間的距離為d；兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B。如圖建立坐標系，x軸平行于金屬板，與金屬板中心線重合，y軸垂直于金屬板。區(qū)域I的左邊界在y軸，右邊界與區(qū)域II的左邊界重合，且與y軸平行；區(qū)域II的左、右邊界平行。在區(qū)域I和區(qū)域II內分別存在勻強磁場，磁感應強度大小均為B，區(qū)域I內的磁場垂直于Oxy平面向外，區(qū)域II內的磁場垂直于Oxy平面向里。一電子沿著x軸正向以速度v0射入平行板之間，在平行板間恰好沿著x軸正向做直線運動，并先后通過區(qū)域I和II。已知電子電量為e，質量為m，區(qū)域I和區(qū)域II沿x軸方向寬度均為。不計電子重力。

（1）求兩金屬板之間電勢差U；
（2）求電子從區(qū)域II右邊界射出時，射出點的縱坐標y；
（3）撤除區(qū)域I中的磁場而在其中加上沿x軸正向的勻強電場，使得該電子剛好不能從區(qū)域II的右邊界飛出。求電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔t。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖甲所示，MN、PQ為間距L="0" .5m足夠長的平行導軌，NQ⊥MN，導軌的電阻均不計。導軌平面與水平面間的夾角，NQ間連接有一個R=4Ω的電阻。有一勻強磁場垂直于導軌平面且方向向上，磁感應強度為B0=1T。將一根質量為m=0.05kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導軌上，且與導軌接觸良好�，F(xiàn)由靜止釋放金屬棒，當金屬棒滑行至cd處時達到穩(wěn)定速度，已知在此過程中通過金屬棒截面的電量q=0.2C，且金屬棒的加速度a與速度v的關系如圖乙所示，設金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行。取g=10m/s2。求：

（1）金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ；
（2）cd離NQ的距離s；
（3）金屬棒滑行至cd處的過程中，電阻R上產生的熱量；
（4）若將金屬棒滑行至cd處的時刻記作t=0，從此時刻起，讓磁感應強度逐漸減小，為使金屬棒中不產生感應電流，則磁感應強度B應怎樣隨時間t變化（寫出B與t的關系式）。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（18分）如圖所示，k是產生帶電粒子的裝置，從其小孔a水平向左射出比荷為1.0×l03C/kg的不同速率的帶電粒子，帶電粒子的重力忽略不計．Q是速度選擇器，其內有垂直紙面向里的磁感應強度為3.0×l0-3T的勻強磁場和豎直方向的勻強電場（電場線未畫出）．

（1）測得從Q的b孔水平向左射出的帶電粒子的速率為2.0×l03m/s，求Q內勻強電場場強的大小和方向.
（2）為了使從b孔射出的帶電粒子垂直地打在與水平面成30°角的P屏上，可以在b孔與P屏之間加一個邊界為正三角形的有界勻強磁場，磁場方向垂直紙面．試求該正三角形勻強磁場的最小面積S與磁感應強度B間所滿足的關系．

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