如圖為裝置的垂直截面圖，虛線A1A2是垂直截面與磁場(chǎng)區(qū)邊界面的交線，勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在A1A2的右側(cè)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，方向垂直紙面向外，A1A2與垂直截面上的水平線夾角為45°．在A1A2左側(cè)，固定的薄板和等大的擋板均水平放置，它們與垂直截面交線分別為S1、S2，相距L=0.2m．在薄板上P處開(kāi)一小孔，P與A1A2線上點(diǎn)D的水平距離為L(zhǎng)．在小孔處裝一個(gè)電子快門(mén)．起初快門(mén)開(kāi)啟，一旦有帶正電微粒通過(guò)小孔，快門(mén)立即關(guān)閉，此后每隔T=3.0×10-3s開(kāi)啟一次并瞬間關(guān)閉．從S1S2之間的某一位置水平發(fā)射一速度為v0的帶正電微粒，它經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后入射到P處小孔．通過(guò)小孔的微粒與檔板發(fā)生碰撞而反彈，反彈速度大小是碰前的0.5倍．
（1）通過(guò)一次反彈直接從小孔射出的微粒，其初速度v0應(yīng)為多少？
（2）求上述微粒從最初水平射入磁場(chǎng)到第二次離開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)間．（忽略微粒所受重力影響，碰撞過(guò)程無(wú)電荷轉(zhuǎn)移．已知微粒的荷質(zhì)比
q
m
=1.0×103C/kg．只考慮紙面上帶電微粒的運(yùn)動(dòng)）
（1）如圖所示，設(shè)帶正電微粒在S1S2之間任意點(diǎn)Q以水平速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)，微粒受到的洛侖茲力為f，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，有：
Bqv0=
mv02
r

解得：r=
mv0
Bq

欲使微粒能進(jìn)入小孔，半徑r的取值范圍為：L＜r＜2L
代入數(shù)據(jù)得：80m/s＜v0＜160m/s
欲使進(jìn)入小孔的微粒與擋板一次相碰返回后能通過(guò)小孔，還必須滿足條件：
L
v0
+
L
0．5v0
=nT其中n=1，2，3，…可知，只有n=2滿足條件，即有：v0=100m/s
（2）設(shè)微粒在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)0，從水平進(jìn)入磁場(chǎng)到第二次離開(kāi)磁場(chǎng)的總時(shí)間為t，設(shè)t1、t4分別為帶電微粒第一次、第二次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，第一次離開(kāi)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)到擋板的時(shí)間為t2，碰撞后再返回磁場(chǎng)的時(shí)間為t3，運(yùn)動(dòng)軌跡如答圖所示，則有：
T0=
2πr
v0
；t1=
3
4
T0；t2=
2L
v0
；t3=
4L
v0
；t4=
1
4
T0
所以t=t1+t2+t3+t4=2.8×10-2s
答：（1）通過(guò)一次反彈直接從小孔射出的微粒，其初速度v0應(yīng)為100m/s；
（2）上述微粒從最初水平射入磁場(chǎng)到第二次離開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)間為2.8×10-2s．
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：問(wèn)答題

如圖所示，真空中有以（r，0）為圓心，半徑為r的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里，在y=r的虛線上方足夠大的范圍內(nèi)，有方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E．從O點(diǎn)向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡均在紙面內(nèi)，且質(zhì)子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r，已知質(zhì)子的電荷量為q，質(zhì)量為m，不計(jì)重力、粒子間的相互作用力及阻力的作用．求：
（1）質(zhì)子射入磁場(chǎng)時(shí)速度的大�。�
（2）沿x軸正方向射入磁場(chǎng)的質(zhì)子，到達(dá)y軸所需的時(shí)間；
（3）與x軸正方向成30°角（如圖所示）射入的質(zhì)子，從離開(kāi)磁場(chǎng)到達(dá)y軸所需要的時(shí)間．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

容器內(nèi)某放射性原子在衰變生成新核過(guò)程中放出一個(gè)粒子，設(shè)該粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，設(shè)粒子從放射源出進(jìn)入平行極板S1窄縫時(shí)初速度近似為零，平板電極S1和S2間的電勢(shì)差為U，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后，沿OX方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，OX垂直平板電極S2，當(dāng)粒子從P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界MN時(shí)，其速度方向與OX方位的夾角θ=60°，如圖所示，整個(gè)裝置處于真空中．
（1）求粒子在磁場(chǎng)中沿圓弧運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R；
（2）求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間t；
（3）若撤去磁場(chǎng)，并在原磁場(chǎng)區(qū)域加上平行于極板方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子仍然從邊界MN上岸原方向出射，求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大�。�

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：多選題

如圖所示R為某種放射性元素，虛線框內(nèi)是水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，PQ是厚紙板，MN是熒光屏，實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)屏上O、A兩處有亮斑，下面判斷正確的是（　�。�
A．磁場(chǎng)方向指向紙內(nèi)，到達(dá)O點(diǎn)的是中子
B．磁場(chǎng)方向指向紙內(nèi)，到達(dá)A點(diǎn)的是β粒子
C．增強(qiáng)磁場(chǎng)有可能使A處亮斑消失
D．增強(qiáng)磁場(chǎng)有可能在O點(diǎn)之上新增一個(gè)亮斑

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，電子電量為e=1.6×10-19C，質(zhì)量為m=9.0×10-31kg，在O點(diǎn)以水平速度v0=8.0×106m/s沿極板中心飛入平行板電容器，已知兩極板間距為d=16cm，板長(zhǎng)為l=16cm，電子恰好從上極板的邊緣飛出，進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，區(qū)域足夠大，電子在磁場(chǎng)力的作用下又恰好從下極板邊緣進(jìn)入電場(chǎng)，并在進(jìn)入電場(chǎng)瞬間改變極板電性，電壓大小不變，（電子重力不計(jì)）求：
（1）電子第一次通過(guò)電場(chǎng)所花的時(shí)間．
（2）兩極板間的電壓大小．
（3）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多少？
（4）請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的所有軌跡（不要求計(jì)算）．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：多選題

如圖所示，將磁鐵靠近陰極射線管（電子射線管）時(shí)，發(fā)現(xiàn)電子束會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．使電子束偏轉(zhuǎn)的作用力是洛倫茲力
B．使電子束偏轉(zhuǎn)的作用力是電場(chǎng)力
C．若圖中的電子束向下偏，則陰影部分對(duì)應(yīng)的為N極
D．若陰影部分對(duì)應(yīng)的為S極，則電子束向上偏

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

一個(gè)質(zhì)量m=0.1g的小滑塊，帶有q=5×10-4C的電荷，放置在傾角α=30°的光滑斜面上（斜面絕緣），斜面置于B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，如圖所示．小滑塊由靜止開(kāi)始沿斜面下滑，其斜面足夠長(zhǎng)，小滑塊滑至某一位置時(shí)，要離開(kāi)斜面．
問(wèn)：（1）小滑塊帶何種電荷？
（2）小滑塊離開(kāi)斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大？
（3）該斜面的長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)半徑R=lcm，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=IT，方向垂直紙面向里，其上方有一對(duì)水平放置的平行金屬板M、N，間距d=1cm，N板中央開(kāi)有小孔S．小孔位于圓心0的正上方，S與O的連線交磁場(chǎng)邊界于A．兩金屬板通過(guò)導(dǎo)線與匝數(shù)為100匝的矩形線圈相連（為表示線圈的繞向，圖中只畫(huà)了2匝），線圈內(nèi)有垂直紙面向里且均勻增加的磁場(chǎng)，穿過(guò)線圈的磁通量變化率為
△φ
△t
=100wb/s．位于圓形磁場(chǎng)邊界上某點(diǎn)（圖中未畫(huà)出）的離子源P，在紙面內(nèi)向磁場(chǎng)區(qū)域發(fā)射速度大小為v=5
3
×105m/s，方向指向圓心的帶正電的離子，離子的比荷為
q
m
=5×107c/kg，經(jīng)一段時(shí)間后離子從磁場(chǎng)邊界A點(diǎn)射出，沿直線AS進(jìn)入M、N間的電場(chǎng)．（不計(jì)離子重力；離子碰到極板將被吸附）求：
（1）M、N間場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向；
（2）離子源P到A點(diǎn)的距離；
（3）請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明離子進(jìn)入M、N間電場(chǎng)后能否返回？
（4）離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間（計(jì)算時(shí)取π=3）．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，在y軸的右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在x軸的上方有一平行板式加速電場(chǎng)．有一薄絕緣板放置在y軸處，且與紙面垂直．現(xiàn)在一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子由靜止經(jīng)過(guò)加速電壓為U的電場(chǎng)加速，然后以垂直于板的方向沿直線從A處穿過(guò)絕緣板，而后從x軸上的D處以與x軸負(fù)向夾角為30°的方向進(jìn)入第四象限，此時(shí)再加一勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子能沿直線從D點(diǎn)到達(dá)y軸上的C點(diǎn)．已知OD長(zhǎng)為l，不計(jì)粒子的重力．求：
（1）粒子射入絕緣板之間的速度；
（2）粒子經(jīng)過(guò)絕緣板時(shí)損失了多少動(dòng)能；
（3）所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小及方向；
（4）帶電粒子在y軸的右側(cè)運(yùn)行的總時(shí)間．

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