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解析试题分析:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,粒子在磁场中做匀速圆周运动,粒子的运动轨迹如图所示,

设带电粒子在平行金属板匀强电场中运动的时间为t,加速度为a,由运动学规律得:
在水平方向上:
在竖直方向上:偏转位移为
根据牛顿第二定律得:
  
联立以上各式解得: .
(2)带电粒子以速度v飞出电场后射入匀强磁场做匀速圆周运动, 如图所示,由运动学公式得: ,解得:粒子离开电场时的竖直分速度为
带电粒子飞出电场时的速度大小为:
设速度方向和PQ所在直线的夹角为θ,
由几何关系得:粒子在磁场中的运动半径为
粒子在磁场中做圆周运动时洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得: 
解得:
考点:本题考查带电粒子在匀强磁场和匀强电场中的运动,匀速圆周运动规律、运动的合成与分解以及平面几何相关知识,意在考查考生的分析综合能力和运用数学知识解决物理问题的能力.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,两根足够长、相距为L的金属直角导轨,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面。一绝缘细线跨过导轨直角顶点处定滑轮连接两金属细杆ab、cd,杆通过两端金属小圆环垂直套在导轨上,细杆质量均为m、电阻均为R,整个装置处于磁感强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。保持细线拉直后同时无初速释放两细杆,cd杆下降高度h时达到最大速度。 ab杆一直在水平导轨上运动,接触处摩擦及导轨电阻均不计,取重力加速度为g。求:

(1)刚释放时,ab杆的加速度大小;
(2)下滑过程中,cd杆的最大速率;
(3)从开始释放到刚好达到最大速度的过程中整个回路所产生的热量。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(18分)如图所示,真空中有以(r,0)为圆心,半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里,在y=r的实线上方足够大的范围内,有方向水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E,从O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内,设质子在磁场中的偏转半径也为r,已知质子的电量为e,质量为m,不计重力及阻力的作用,求:

(1)质子射入磁场时的速度大小。
(2)速度方向沿x轴正方向射入磁场的质子,到达y轴所需的时间。
(3)速度方向与x轴正方向成30°角(如图所示)射入磁场的质子,到达y轴的位置坐标。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(19分)如图所示,一带电粒子以与水平方向成60°角速度在竖直平面内做直线运动,经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L的匀强电场。 电场强度大小为E,方向竖直向上。当粒子穿出电场时速度大小变为原来的倍。 已知带电粒子的质量为m,电量为q,重力不计。求:

(1)粒子带什么电?简述理由;
(2)带电粒子在磁场中运动时速度多大;
(3)该圆形磁场区域的最小面积为多大。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图甲所示,一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合。在水平力F作用下由静止开始向左运动,经过5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化图像如乙图所示,在金属线框被拉出过程中。

⑴求通过线框导线截面的电量及线框的电阻;
⑵写出水平力F随时间变化的表达式;
⑶已知在这5s内力F做功1.92J,那么在此过程中,线框产生的焦耳热是多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,一带电粒子以某一速度在竖直平面内做直线运动,经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的最小的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L的匀强电场。电场强度大小为E,方向竖直向上。当粒子穿出电场时速度大小变为原来的倍。已知带电粒子的质量为m,电量为g,重力不计。粒子进入磁场前的速度如图与水平方向成θ=60°角。求:

(1)粒子带什么性质的电荷;
(2)粒子在磁场中运动时速度多大;
(3)该最小的圆形磁场区域的面积为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(10分)如图所示,一个质量m=2.0×10-11kg、电荷量q=1.0×10-5C的带电粒子(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电场加速后,沿两平行金属板间中线水平进入电压U2=100V的偏转电场,带电粒子从偏转电场射出后,进入垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的左右边界均与偏转电场的金属板垂直。已知偏转电场金属板长L=20cm、两板间距,匀强磁场的宽度D=10cm。求:

(1)带电粒子进入偏转电场时的速度v0
(2)带电粒子射出偏转电场时速度v的大小和方向;
(3)为了使带电粒子不从磁场右边界射出,匀强磁场磁感应强度的最小值B。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(19分)电偏转和磁偏转技术在科学上有着广泛的应用,如图所示的装置中,AB、CD间的区域有竖直方向的匀强电场,在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。一带电粒子自O点以水平初速度正对P点进入该电场后,从M点飞离CD边界时速度为,再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域,并恰能返回O点。已知OP间距离为,粒子质量为,电量为,粒子自身重力忽略不计。试求:

(1)P、M两点间的距离;
(2)返回O点时的速度大小;
(3)磁感强度的大小和有界匀强磁场区域的面积。

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科目:高中物理 来源: 题型:单选题

如图所示,一价氢离子(H)和二价氦离子(He)的混合体,经同一加速电场后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后打在同一荧光屏上,则它们(  )

A.同时到达屏上同一点 B.先后到达屏上同一点
C.同时到达屏上不同点 D.先后到达屏上不同点

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