某探究小組設計了一個質譜儀，其原理如圖所示.一束電量均為，質量不同的帶負電的粒子，經(jīng)過電場加速后進入一速度選擇器，從點進入一等腰直角三角形的有界磁場中，又從斜邊射出.速度選擇器中垂直紙面向里的勻強磁場的磁感應強度為，豎直向下的勻強電場強度為，有界磁場的磁感應強度為，直角邊長為，為斜邊的中點，兩點相距為.求：

（1）帶電粒子進入有界磁場的速度大小.
（2）帶電粒子質量應滿足的條件.
（3）打在斜邊上Q點的帶電粒子在磁場中運動的時間.

（1） （2）   （3）

解析試題分析：（1）設速度為，在速度選擇器中，有：   ①　　（3分）
帶電粒子進入有界磁場的速度為　　�、冢�2分）
（2）設帶電粒子質量為，在有界磁場中做圓周運動半徑為，
根據(jù)牛頓第二定律有；　　�、邸。�3分）
要使帶電粒子從斜邊射出，必有�、堋。�2分）
由②③④得：   �、荨　　� （2分）
（3）根據(jù)幾何關系可得，帶電粒子在磁場中運動的半徑為 ⑥　�。�2分）
帶電粒子在磁場中運動的周期：     ⑦　　（2分）
帶電粒子在磁場中運動的時間為周期：�、唷　。�2分）
考點：本題考查了帶電粒子在復合場中的運動、牛頓第二定律、臨界問題.

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

宇航員在繞地球作勻速圓周運動的航天飛機中，會處于完全失重狀態(tài)。則

A．宇航員不受重力作用 B．宇航員不受任何力作用
C．重力為向心力 D．宇航員受力平衡

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（14分）如圖所示，在x軸上方有一勻強磁場，磁感應強度的方向垂直于紙面向里，大小為B，x軸下方有一勻強電場，電場強度的大小為E，方向與y軸的夾角θ為45°且斜向上方。現(xiàn)有一質量為m電量為q的正離子，以速度v0由y軸上的A點沿y軸正方向射入磁場，該離子在磁場中運動一段時間后從x軸上的C點進入電場區(qū)域，該離子經(jīng)C點時的速度方向與x軸夾角為45°。不計離子的重力，設磁場區(qū)域和電場區(qū)域足夠大。求：

⑴C點的坐標；
⑵離子從A點出發(fā)到第三次穿越x軸時的運動時間；
⑶離子第四次穿越x軸時速度的大小及速度方向與電場方向的夾角。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖所示，光滑絕緣的細圓管彎成半徑為R的半圓形，固定在豎直平面內，管口B、C的連線是水平直徑．現(xiàn)有一帶正電的小球(可視為質點)從B點正上方的A點自由下落，A、B兩點間距離為4R．從小球進入管口開始，整個空間中突然加上一個勻強電場，電場力在豎直向上的分力大小與重力大小相等，結果小球從管口C處脫離圓管后，其運動軌跡經(jīng)過A點．設小球運動過程中帶電量沒有改變，重力加速度為g，求：

(1)小球到達B點的速度大�。�
(2)小球受到的電場力的大�。�
(3)小球經(jīng)過管口C處時對圓管壁的壓力．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（20分）如圖所示，豎直平面內的直角坐標系中，X軸上方有一個圓形有界勻強磁場（圖中未畫出），x軸下方分布有斜向左上與Y軸方向夾角θ=45°的勻強電場；在x軸上放置有一擋板，長0.16m,板的中心與O點重合。今有一帶正電粒子從y軸上某點P以初速度v0=40m/s與y軸負向成45°角射入第一象限，經(jīng)過圓形有界磁場時恰好偏轉90°，并從A點進入下方電場，如圖所示。已知A點坐標（0.4m，0），勻強磁場垂直紙面向外，磁感應強度大小B=T，粒子的荷質比C/kg，不計粒子的重力。問：

（1）帶電粒子在圓形磁場中運動時，軌跡半徑多大？
（2）圓形磁場區(qū)域的最小面積為多少？
（3）為使粒子出電場時不打在擋板上，電場強度應滿足什么要求？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

在平面直角坐標系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第Ⅳ象限存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B。一質量為m．電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以速度v0垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上的N點與x軸正方向成θ＝60°角射入磁場，最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場，如圖所示。不計粒子重力，求：

（1）粒子過N點時速度；
（2）粒子在磁場中運動的軌道半徑r；
（3）粒子從M點運動到P點的總時間t。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，坐標平面的第I象限內存在大小為E、方向水平向左的勻強電場，足夠長的擋板MN垂直x軸放置且距離點O為d．第Ⅱ象 限內存在垂直于紙面向里的勻強磁場．磁感應強 度為B。一質量為m，帶電量為－q的粒子（重力忽略不計）若自距原點O為L的A點以一定的 速度垂直x軸進入磁場，則粒子恰好到達O點而不進入電場�，F(xiàn)該粒子仍從A點進入磁場但初速 度大小為原來的4倍為使粒子進人電場后能垂直到達擋板MN上，求

（1）粒子第一次從A點進入磁場時，速度的大小：
（2）粒子第二次從A點進入磁場時，速度方向與x軸正向間的夾角大小
（3）粒子打到擋板上時的速度大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖在xoy坐標內，在0≤x≤6m的區(qū)域存在以ON為界的勻強磁場B1、B2，磁場方向均垂直xoy平面，方向如圖，大小均為1T。在x＞6m的區(qū)域內存在沿y軸負方向的勻強電場，場強大小為×104V/m。一帶正電的粒子（不計重力），其比荷q/m=1.0×104C/kg，從A板靜止出發(fā)，經(jīng)過加速電壓（電壓可調）加速后從坐標原點O沿x軸正方向射入磁場B1。

（1）要使該帶電粒子經(jīng)過坐標為（3，）的P點（P點在ON線上），求最大的加速電壓U0；
（2）滿足第（1）問加速電壓的條件下，粒子再次通過x軸時到坐標原點O的距離和速度大小；
（3）粒子從經(jīng)過O點開始計時，到達P點的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖所示裝置由加速電場、偏轉電場和偏轉磁場組成。偏轉電場處在加有電壓的相距為d的兩塊水平平行放置的導體板之間，勻強磁場水平寬度為l，豎直寬度足夠大，處在偏轉電場的右邊，如圖甲所示。大量電子（其重力不計）由靜止開始，經(jīng)加速電場加速后，連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入偏轉電場。當兩板沒有加電壓時，這些電子通過兩板之間的時間為2t0，當在兩板間加上如圖乙所示的周期為2t0、幅值恒為U0的電壓時，所有電子均能通過電場，穿過磁場，最后打在豎直放置的熒光屏上（已知電子的質量為m、電荷量為e）。求：

（1）如果電子在t=0時刻進入偏轉電場，求它離開偏轉電場時的側向位移大��；
（2）通過計算說明，所有通過偏轉電場的電子的偏向角（電子離開偏轉電場的速度方向與進入電場速度方向的夾角）都相同。
（3）要使電子能垂直打在熒光屏上，勻強磁場的磁感應強度為多少？

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