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如右图所示,一质量为m、电荷量为+q的粒子,以速度从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从b处穿过x轴进入场强为E、方向与x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,速度方向与 x轴正方向的夹角为30°,经过一段时间后恰好通过b点正下方的c点,粒子的重力不计.试求:
 
(1)圆形匀强磁场的最小面积.
(2)c点到b点的距离d.
(1) (2)

试题分析: 很显然,弦长即为圆形磁场区域的最小直径.

(1) 粒子在磁场中做匀速圆周运动,由
粒子经过磁场区域速度偏转角为120°,这表明在磁场区域中运动轨迹为半径为R的圆弧,作出粒子运动轨迹如图中实线所示.所求圆形磁场区域的最小半径为
r==Rsin 60°=
面积为S=.
(2)粒子进入电场做类平抛运动,从b到c垂直电场方向位移为
沿电场方向位移为
=tan 30°③
解方程①②③得x′=
 

点评:带电粒子在匀强磁场和匀强电场中的运动是物理学中的核心知识和重点知识,是学习物理必须掌握的重点基本规律,是高考的重点和热点.解答本题的关键是,按题目中所述的运动方向,根据速度方向和轨道半径垂直的关系,找出粒子做匀速圆周运动的圆心O′.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,竖直平面内的直角坐标系中,x轴上方有一个圆形有界匀强磁场(图中未画出),x轴下方分布有斜向左上与y轴方向夹角θ=45°的匀强电场;在x轴上放置有一挡板,长0.16m,板的中心与O点重合。今有一带正电粒子从y轴上某点P以初速度v0=40m/s与y轴负向成45°角射入第一象限,经过圆形有界磁场时恰好偏转90°,并从A点进入下方电场,如图所示。已知A点坐标(0.4m,0),匀强磁场垂直纸面向外,磁感应强度大小B=T,粒子的荷质比C/kg,不计粒子的重力。问:

(1)带电粒子在圆形磁场中运动时,轨迹半径多大?
(2)圆形磁场区域的最小面积为多少?
(3)为使粒子出电场时不打在挡板上,电场强度应满足什么要求?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

有一带电量为+q,质量为m的带电粒子,沿如图所示的方向,从A点沿着与边界夹角300、并且垂直磁场的方向,进入到磁感应强度为B的匀强磁场中,已知磁场的上部没有边界,若离子的速度为v,则该粒子离开磁场时,距离A点的距离( )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(12分)如图所示, C、D为两平行金属板,C板带正电,D板带负电,C、D间加有电压U=2.0×102V。虚线E为匀强磁场中的分界线,B1=B2=1.0×10-2 T,方向相反 。虚线F为过点O3的一条虚线,C、D、E、F相互平行,依次相距d="10m" 。现在金属板中点O1由静止释放一质量m=1.0×10-12kg、电荷量q=1.0×10-8C的粒子,粒子被电场加速后穿过小孔O2 ,再经过磁场B1、B2偏转后,通过点O3。不计粒子重力(计算结果保留两位有效数字)

(1)求粒子从O1到O3点的运动时间;
(2)若自粒子穿过O2开始,右方与虚线F相距 40m处有一与之平行的挡板G正向左以速度匀速移动,当与粒子相遇时粒子运动方向恰好与挡板平行,求的大小.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形,磁场垂直纸面向外,比荷为e/m的电子以速度v0从A点沿AB方向射入,现欲使电子能经过BC边,则磁感应强度B的取值应为(  )
A.B > B.B < C.B < D.B >

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动,要想确定该带电粒子的比荷,则只需要知道(  )
A.运动速度v和磁感应强度B
B.磁感应强度B和运动周期T
C.轨迹半径R和运动速度v
D.轨迹半径R和磁感应强度B

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如右图所示,没有磁场时,显像管内电子束打在荧光屏正中的O点,加磁场后电子束打在荧光屏O点上方的P点,则所加磁场的方向可能是(  )
A.垂直于纸面向内    B.垂直于纸面向外
C.平行于纸面向上D.平行于纸面向下

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示是磁场B、负电荷速度v和磁场对运动电荷作用力F三者方向的相互关系图,其中不正确的是(图中B、F和v方向两两垂直)(   )

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,不同元素的二价离子经加速后竖直向下射入由正交的匀强电场和匀强磁场组成的粒子速度选择器,恰好都能沿直线穿过,然后垂直于磁感线进入速度选择器下方另一个匀强磁场,偏转半周后分别打在荧屏上的M、N两点.下列说法中不正确的有(   )
A.这两种二价离子一定都是负离子
B.速度选择器中的匀强磁场方向垂直于纸面向里
C.打在M、N两点的离子的质量之比为OM:ON
D.打在M、N两点的离子在下面的磁场中经历的时间相等

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