（19）許多儀器中可利用磁場控制帶電粒子的運動軌跡．在如圖所示的真空環(huán)境中，有一半徑r＝0.05m的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度B＝0.2T的勻強磁場，其右側(cè)相距d＝0.05m處有一足夠大的豎直屏．從S處不斷有比荷＝1×108C/kg的帶正電粒子以速度v＝2×106m/s沿SQ方向射出，經(jīng)過磁場區(qū)域后打在屏上．不計粒子重力．求：
 
(1)粒子在磁場中做圓周運動的軌跡半徑；
(2)繞通過P點(P點為SQ與磁場邊界圓的交點)垂直紙面的軸，將該圓形磁場區(qū)域逆時針緩慢移動90°的過程中，粒子在屏上能打到的范圍．

(1)0.1m　(2)Q點以上0.16m的范圍內(nèi)

解析試題分析：(1)qvB＝解得R＝0.1m
(2)粒子在磁場中通過的位移剛好等于磁場區(qū)域直徑時，其速度方向偏轉(zhuǎn)的角度最大，能打到屏上的點最高，由于R＝2r，如圖ΔOPL為等邊三角形，可判斷出粒子在磁場中的運動軌跡所對圓心角為60°(圖上標(biāo)出圓心角為60°同樣給分)

設(shè)從L點射出磁場的粒子能打在屏上的N點，LN的反向延長線交PQ于M點，由對稱性可知：
PM＝Rtan30°
MQ＝PQ－PM
NQ＝MQtan60°
聯(lián)立上式可得：NQ＝(3－2)r≈0.16m
當(dāng)磁場區(qū)域轉(zhuǎn)動90°時，粒子剛好沒有進(jìn)入磁場，沿直線運動打在屏上Q點，所以粒子能打在屏上Q點以上0.16m范圍內(nèi)．
考點：考查了帶電粒子在有界磁場中的運動

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度大小可調(diào)的均勻磁場（環(huán)形區(qū)域的寬度非常�。�。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運動。A、B為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過A板準(zhǔn)備進(jìn)入AB之間時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速。每當(dāng)粒子離開B板時，A板電勢又降為零。粒子在電場中一次次加速下動能不斷增大，而在環(huán)形磁場中繞行半徑R不變。（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R） 下列說法正確的是

A．粒子從A板小孔處由靜止開始在電場力作用下加速，繞行n圈后回到A板時獲得的總動能為2nqU
B．粒子在繞行的整個過程中，每一圈的運動時間不變
C．為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動，磁場的磁感應(yīng)強度大小必須周期性遞減
D．粒子繞行第n圈時的磁感應(yīng)強度為

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科目：高中物理 來源： 題型：單選題

在一空心圓柱面內(nèi)有一垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，其橫截面如右圖所示，磁場邊界為同心圓，內(nèi)、外半徑分別為r和r.圓心處有一粒子源不斷地沿半徑方向射出質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，不計粒子重力．為使這些粒子不射出磁場外邊界，粒子從圓心處射出時速度不能超過(　　)

A.       B       C.    D.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（18分）如圖所示，相距為d、板間電壓為U的平行金屬板M、N間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場；在POy區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場；POx區(qū)域為無場區(qū)．一正離子沿平行于金屬板、垂直磁場射入兩板間并做勻速直線運動，從H（0，a）點垂直y軸進(jìn)入第Ⅰ象限．
（1）求離子在平行金屬板間的運動速度；
（2）若離子經(jīng)OP上某點離開磁場，最后垂直x軸離開第Ⅰ象限，求離子在第Ⅰ象限磁場區(qū)域的運動時間；
（3）要使離子一定能打在x軸上，則離子的荷質(zhì)比應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，在x軸上方存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向外；在x軸下方存在勻強電場，電場方向與xOy平面平行，且與x軸成夾角。一質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子以初速度v0從y軸上的P點沿y軸正方向射出，一段時間后進(jìn)入電場，進(jìn)入電場時的速度方向與電場方向相反；又經(jīng)過一段時間T0，磁場的方向變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蚶铮笮〔蛔�。不計重力�?br />
（1）求粒子從P點出發(fā)至第一次到達(dá)x軸時所需時間；
（2）若要使粒子能夠回到P點，求電場強度的最大值。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（22分）如圖所示，平面直角坐標(biāo)系xoy中，在第二象限內(nèi)有豎直放置的兩平行金屬板，其中右板開有小孔；在第一象限內(nèi)存在內(nèi)、外半徑分別為、R的半圓形區(qū)域，其圓心與小孔的連線與x軸平行，該區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里：在y<0區(qū)域內(nèi)有電場強度為E的勻強電場，方向與x軸負(fù)方向的夾角為60°。一個質(zhì)量為m，帶電量為－q的粒子（不計重力），從左金屬板由靜止開始經(jīng)過加速后，進(jìn)入第一象限的勻強磁場。求:

（1）若兩金屬板間的電壓為U，粒子離開金屬板進(jìn)入磁場時的速度是多少?
（2）若粒子在磁場中運動時，剛好不能進(jìn)入的中心區(qū)域，此情形下粒子在磁場中運動的速度大小。
（3）在（2）情形下，粒子運動到y(tǒng)<0的區(qū)域，它第一次在勻強電場中運動的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，abcd構(gòu)成一個邊長為L的正方形區(qū)域，在ac連線的右下方存在場強大小為E、方向垂直于ad向上的勻強電場，在?abc區(qū)域內(nèi)(含邊界)存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，在?abc區(qū)域外、ac連線的左上方存在方向垂直于紙面向外的勻強磁場，兩磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小相等.現(xiàn)有兩個可視為質(zhì)點、質(zhì)量均為m、電荷量均為q的帶正電粒子同時從a點射出，粒子甲的初速度方向由a指向d，粒子乙的初速度方向由a指向c，當(dāng)乙經(jīng)b到達(dá)c點時，剛好與只在電場中運動的甲相遇.若空間為真空，不計粒子重力和粒子間的相互作用力，忽略粒子運動對電、磁場產(chǎn)生的影響。求：

（1）甲的速率v甲和甲從a到c經(jīng)歷的時間t。
（2）乙的速率v乙和磁感應(yīng)強度大小B滿足的條件。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在第二象限和第四象限的正方形區(qū)域內(nèi)分別存在著勻強磁場，磁感應(yīng)強度均為B，方向相反，且都垂直于xOy平面．一電子由P(－d，d)點，沿x軸正方向射入磁場區(qū)域Ⅰ.(電子質(zhì)量為m，電荷量為e，sin 53°＝)

(1)求電子能從第三象限射出的入射速度的范圍．
(2)若電子從位置射出，求電子在磁場 Ⅰ 中運動的時間t.
(3)求第(2)問中電子離開磁場Ⅱ時的位置坐標(biāo)．

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

如圖所示，可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針靜止不動時，靠近螺線管的是小磁針的    極，若將小磁針放到該通電螺線管內(nèi)部，小磁針指向與圖示位置時的指向相     （填“同”或“反”）。

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同步練習(xí)冊答案