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（20分）如圖所示，在直角坐標(biāo)xOy平面y軸左側(cè)（含y軸）有一沿y軸負(fù)向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子從x軸上P處以速度沿x軸正向進(jìn)入電場(chǎng)，從y軸上Q點(diǎn)離開電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸負(fù)向夾角，Q點(diǎn)坐標(biāo)為（0，-d），在y軸右側(cè)有一與坐標(biāo)平面垂直的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域（圖中未畫出），磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，粒子能從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸負(fù)向再進(jìn)入電場(chǎng)．不計(jì)粒子重力，求：

（1）電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；
（2）如果有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)榘雸A形，求磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積；
（3）粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的總時(shí)間．
（1） （2）   （3）

試題分析：（1）設(shè)粒子從Q點(diǎn)離開電場(chǎng)時(shí)速度大小為，由粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)得：
由動(dòng)能定理得 ，解得：
（2）設(shè)粒子從M點(diǎn)進(jìn)入，N點(diǎn)離開半圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑為，圓心為，軌跡如圖所示：

由洛倫茲力提供向心力，得 解得：
若半圓形磁場(chǎng)區(qū)域的面積最小，則半圓形磁場(chǎng)區(qū)域的圓心為可得半徑，
半圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積：
（3）設(shè)粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，粒子從Q點(diǎn)離開電場(chǎng)時(shí)沿y軸負(fù)向速度大小為，有：
，， 解得：
設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，有：
粒子在QM、NO間做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為、
由幾何關(guān)系得QM距離，得：；
NO間距離，得
粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的總時(shí)間為
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（16分）如圖所示裝置由加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)組成。偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)處在加有電壓的相距為d的兩塊水平平行放置的導(dǎo)體板之間，勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平寬度為l，豎直寬度足夠大，處在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的右邊，如圖甲所示。大量電子（其重力不計(jì)）由靜止開始，經(jīng)加速電場(chǎng)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(zhuǎn)電場(chǎng)。當(dāng)兩板沒有加電壓時(shí)，這些電子通過兩板之間的時(shí)間為2t0，當(dāng)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(shí)，所有電子均能通過電場(chǎng)，穿過磁場(chǎng)，最后打在豎直放置的熒光屏上（已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e）。求：

（1）如果電子在t=0時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，求它離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)向位移大��；
（2）通過計(jì)算說明，所有通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子的偏向角（電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度方向與進(jìn)入電場(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（22分）如圖甲所示，水平放置的A、B兩平行金屬板的中央各有一小孔O1、O2，板間距離為d，開關(guān)S接1。當(dāng)t=0時(shí)，在a、b兩端加上如圖乙中的①圖線所示的電壓，同時(shí)在c、d兩端加上如圖丙所示的電壓。此時(shí)，一質(zhì)量為m的帶負(fù)電微粒恰好靜止于兩孔連線的中點(diǎn)P處 (P、O1、O2在同一豎直線上)。重力加速度為g，空氣阻力和金屬板的厚度不計(jì)。

⑴若某時(shí)刻突然在a、b兩端改加如圖乙中的②圖線所示的電壓，則微�？蛇_(dá)到的最高點(diǎn)距A板的高度為多少？
⑵試在答題卷所給的坐標(biāo)中，定性畫出在a、b兩端改加如圖乙中的②圖線所示的電壓之后微粒運(yùn)動(dòng)過程中相對(duì)于P點(diǎn)的重力勢(shì)能Ep隨時(shí)間t變化的圖象（只要求畫出圖線，不必寫出定量關(guān)系式，但必須標(biāo)明各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)）；
⑶若要使微粒在兩板間運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，從A板中的O1小孔射出，且射出時(shí)的動(dòng)能盡可能大，問應(yīng)在t=0到t=T之間的哪個(gè)時(shí) 刻把開關(guān)s從l扳到2位置？ucd的變化周期T至少為多少?

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（14分）、傳送帶和水平面的夾角為37°，完全相同的兩輪和皮帶的切點(diǎn)A、B間的距離為24m， B點(diǎn)右側(cè)（B點(diǎn)在場(chǎng)的邊緣）有一上下無限寬左右邊距為d的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=103T.傳送帶在電機(jī)帶動(dòng)下，以4m/s速度順時(shí)針勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)將質(zhì)量為m=0.1kg，電量q=+10-2C的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放于傳送帶的A點(diǎn)，已知物體和傳送帶間的摩擦系數(shù)為μ=0.8，物體在運(yùn)動(dòng)過程中電量不變，重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求：

（1）物體從A點(diǎn)傳送到B點(diǎn)的時(shí)間？
（2）若物體從B點(diǎn)進(jìn)入混合場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則所加的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E應(yīng)為多少？物體仍然從混合場(chǎng)的左邊界出混合場(chǎng)，則場(chǎng)的右邊界距B點(diǎn)的水平距離d至少等于多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，直線與軸成30°角，點(diǎn)的坐標(biāo)為（，0），在軸與直線之間的區(qū)域內(nèi)，存在垂直于平面向里磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．均勻分布的電子束以相同的速度從軸上的區(qū)間垂直于軸和磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)．己知從軸上點(diǎn)射入磁場(chǎng)的電子在磁場(chǎng)中的軌跡恰好經(jīng)過點(diǎn)，忽略電子間的相互作用，不計(jì)電子的重力．

（1）電子的比荷（）；
（2）有一電子，經(jīng)過直線MP飛出磁場(chǎng)時(shí)，它的速度方向平行于y軸，求該電子在y軸上的何處進(jìn)入磁場(chǎng)；（3）若在直角坐標(biāo)系的第一象限區(qū)域內(nèi)，加上方向沿軸正方向大小為的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在處垂直于軸放置一平面熒光屏，與軸交點(diǎn)為，求：從O點(diǎn)上方最遠(yuǎn)處進(jìn)入電場(chǎng)的粒子打在熒光屏上的位置。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，相距為R的兩塊平行金屬板M、 N正對(duì)著放置，S1、S2分別為M、N板上的小孔，S1、S2、O三點(diǎn)共線，它們的連線垂直M、N，且S2O＝R.以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)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)．D為收集板，板上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離以及板兩端點(diǎn)的距離都為2R，板兩端點(diǎn)的連線垂直M、N板．質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子經(jīng)S1進(jìn)入M、N間的電場(chǎng)后，通過S2進(jìn)入磁場(chǎng)．粒子在S1處的速度以及粒子所受的重力均不計(jì)．

（1）M、N間的電壓為U時(shí)，求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小v；
（2）若粒子恰好打在收集板D的中點(diǎn)上，求M、N間的電壓值U0；
（3）當(dāng)M、N間的電壓不同時(shí)，粒子從S1到打在D上經(jīng)歷的時(shí)間t會(huì)不同，求
t的最小值．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，間距為、半徑為的內(nèi)壁光滑的圓弧固定軌道，右端通過導(dǎo)線接有阻值為的電阻，圓弧軌道處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為。質(zhì)量為、電阻為、長(zhǎng)度也為的金屬棒，從與圓心等高的處由靜止開始下滑，到達(dá)底端時(shí)，對(duì)軌道的壓力恰好等于金屬棒的重力2倍，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻，空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度為。求：

（1）金屬棒到達(dá)底端時(shí)，電阻兩端的電壓多大；
（2）金屬棒從處由靜止開始下滑，到達(dá)底端的過程中，通過電阻的電量；
（3）用外力將金屬棒以恒定的速率從軌道的低端拉回與圓心等高的處的過程中，電阻產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（12分）半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有質(zhì)量為m、帶正電的珠子，空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所示，珠子所受靜電力是其重力的倍。將珠子從環(huán)最低位置A點(diǎn)靜止釋放，求：

（1）珠子所能獲得的最大動(dòng)能；
（2）最大動(dòng)能位置圓環(huán)對(duì)珠子作用力大��；
（3）珠子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B點(diǎn)位置。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如右圖，在區(qū)域內(nèi)存在與xy平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在t＝0時(shí)刻，一位于坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子源在xy平面內(nèi)發(fā)射出大量同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與y軸正方向的夾角分布在0～180°范圍內(nèi)．已知沿y軸正方向發(fā)射的粒子在時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界上點(diǎn)離開磁場(chǎng)．求：

(1)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R及粒子的比荷q/m；
(2)此時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向與y軸正方向夾角的取值范圍；
(3)從粒子發(fā)射到全部粒子離開磁場(chǎng)所用的時(shí)間。

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