某儀器用電場和磁場來控制電子在材料表面上方的運動，如圖所示，材料表面上方矩形區(qū)域PP′N′N充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場，電場寬為d；矩形區(qū)域NN′M′M充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，長為3s，寬為s；NN′為磁場與電場之間的薄隔離層。一個電荷量為e、質(zhì)量為m、初速為零的電子，從P點開始被電場加速經(jīng)隔離層垂直進(jìn)入磁場，電子每次穿越隔離層，時間極短、運動方向不變，其動能損失是每次穿越前動能的10%，最后電子僅能從磁場邊界M′N′飛出。不計電子所受重力。

（1）控制電子在材料表面上方運動，最大的電場強(qiáng)度為多少？
（2）若電子以上述最大電場加速，經(jīng)多長時間將第三次穿越隔離層？
（3）A是M′N′的中點，若要使電子在A、M′間垂直于AM′飛出，求電子在磁場區(qū)域中運動的時間。
（1）（2）（3）
(1)電子第一次穿越隔離層，在磁場中以最大半徑s作圓周運動時，電場強(qiáng)度最大，設(shè)進(jìn)入磁場的速度為v
由                          （2分）
           （2分）      
得：E=             （1分）
（2）電子第一次加速的末速度為v1，第一次加速的時間為t1，
由         （2分）
                      （2分）
在磁場中作圓周運動時間為t2，由：T＝
得：      （2分）
電子再返回電場的速度為v2，至第三次穿越隔離層的時間為t3
    （2分）   
    （2分）
        （1分）
(3)設(shè)電子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運動的周期為T，運動的半圓周個數(shù)為n，運動總時間為t.
由題意，有：＋Rn＋1＝3s，
R1≤s，Rn＋1＝0.9nR1，Rn＋1≥
得：n＝2     （4分）       
又由：T＝      
得：t＝  （2分）
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場正交，復(fù)合場的水平寬度為d，豎直方向足夠長，如圖8所示．現(xiàn)有一束帶電荷量為q、質(zhì)量為m的α粒子以各不相同的初速度v0沿電場方向射入場區(qū)，則那些能飛出場區(qū)的α粒子的動能增量ΔEk可能為     (　　)

A．dq(E＋B)　　　　　       B.
C．qEd　　　　　　       　D．0                                  

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

在如圖所示區(qū)域中，x軸上方有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為B，今有一質(zhì)子以速度v0由y軸上的A點沿y軸正方向射入磁場，質(zhì)子在磁場中運動一段時間以后從C點進(jìn)入x軸下方的勻強(qiáng)電場區(qū)域中，在C點速度方向與x軸正方向夾角為450，該勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度大小為E，方向與y軸夾角為θ=450且斜向左上方，已知質(zhì)子的質(zhì)量為m，電量為q，不計質(zhì)子的重力，磁場區(qū)域和電場區(qū)域足夠大，求：
(1) C點的坐標(biāo)。
(2) 質(zhì)子從A點出發(fā)到第三次穿越x軸時的運動時間。
(3) 質(zhì)子第四次穿越x軸時速度的大小及速度方向與電場E方向的夾角。(角度用反三角
函數(shù)表示)

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖甲所示，圖的右側(cè)MN為一豎直放置的熒光屏，O為它的中點，OO′與熒光屏垂直，且長度為l。在MN的左側(cè)空間內(nèi)存在著方向水平向里的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E。乙圖是從甲圖的左邊去看熒光屏得到的平面圖，在熒光屏上以O(shè)為原點建立如圖的直角坐標(biāo)系。一細(xì)束質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的粒子以相同的初速度v0從O′點沿O′O方向射入電場區(qū)域。粒子的重力和粒子間的相互作用都可忽略不計。

（1）若再在MN左側(cè)空間加一個勻強(qiáng)磁場，使得熒光屏上的亮點恰好位于原點O處，求這個磁場的磁感強(qiáng)度的大小和方向。
（2）如果磁感強(qiáng)度的大小保持不變，但把方向變?yōu)榕c電場方向相同，則熒光屏上的亮點位于圖中A點處，已知A點的縱坐標(biāo) , 求它的橫坐標(biāo)的數(shù)值。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，在光滑絕緣水平面上有直角坐標(biāo)系xoy，將半徑為R=0.4m，內(nèi)徑很小、內(nèi)壁光滑、管壁極薄的圓弧形絕緣管AB水平固定在第二象限內(nèi)，它的A端和圓心都在y軸上，B端在x軸上，與y軸負(fù)方向夾角θ=60º。在坐標(biāo)系的第一、四象限不同區(qū)域內(nèi)存在著四個垂直于水平面的勻強(qiáng)磁場， a、b、c為磁場的理想分界線，它們的直線方程分別為；在a、b所圍的區(qū)域Ⅰ和b、c所圍的區(qū)域Ⅱ內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為、，第一、四象限其它區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度均為。當(dāng)一質(zhì)量m =1.2×10﹣5、電荷量q =1.0×10﹣6C，直徑略小于絕緣管內(nèi)徑的帶正電小球，自絕緣管A端以v =2.0×10﹣2 m/s的速度垂直y軸射入管中，在以后的運動過程中，小球能垂直通過c、a，并又能以垂直于y軸的速度進(jìn)入絕緣管而做周期性運動。求：
（1）的大小和方向；
（2）、的大小和方向；
（3）在運動的一個周期內(nèi)，小球在經(jīng)過第一、四象限的過程中，在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ內(nèi)運動的時間與在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ外運動的時間之比。 

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖（甲）所示,在直角坐標(biāo)系0≤x≤L區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,右側(cè)有一個以點(3L,0)為圓心、半徑為L的圓形區(qū)域,圓形區(qū)域與x軸的交點分別為M、N。現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電量為e的電子,從y軸上的A點以速度v0沿x軸正方向射入電場,飛出電場后從M點進(jìn)入圓形區(qū)域,速度方向與x軸夾角為30°。此時在圓形區(qū)域加如圖（乙）所示周期性變化的磁場,以垂直于紙面向外為磁場正方向）,最后電子運動一段時間后從N點飛出,速度方向與進(jìn)入磁場時的速度方向相同（與x軸夾角也為30°）。求:

⑴ 電子進(jìn)入圓形磁場區(qū)域時的速度大��；
⑵ 0≤x≤L區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大��；
⑶ 寫出圓形磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小、磁場變化周期T各應(yīng)滿足的表達(dá)式。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，在平行板電容器的兩板之間，存在相互垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.40T，方向垂直紙面向里，電場強(qiáng)度E=2.0×105V/m，PQ為板間中線．緊靠平行板右側(cè)邊緣xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)，有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=0.25T，磁場邊界AO和y軸的夾角∠AOy=45°．一束帶電量q=8.0×10-19C的同位素正離子從P點射入平行板間，沿中線PQ做直線運動，穿出平行板后從y軸上坐標(biāo)為（0，0.2m）的Q點垂直y軸射入磁場區(qū)，離子通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角在45°~90°之間，不計離子重力，求：

（1）離子運動的速度為多大？
（2）x軸上被離子打中的區(qū)間范圍？
（3）離子從Q運動到x軸的最長時間？
（4）若只改變AOy區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，使離子都不能打到x軸上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2´應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，光滑的長平行金屬導(dǎo)軌寬度d＝50cm，導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角＝37°，導(dǎo)軌上端電阻R＝0.8?，其他電阻不計，導(dǎo)軌放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0．4T。金屬棒ab從上端由靜止開始下滑，金屬棒ab的質(zhì)量m＝0.1kg。  (sin37°＝0.6，g＝10m/s2)

(1)求導(dǎo)體棒下滑的最大速度；
(2)求當(dāng)速度達(dá)到5m/s時導(dǎo)體棒的加速度；

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

(12分)有一個正方體形的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場區(qū)域，它的截面為邊長L=0.20m的正方形，其電場強(qiáng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場方向水平且垂直紙面向里，當(dāng)一束質(zhì)荷比為的正離子流（其重力和離子間相互作用不計）以一定的速度從電磁場的正方體區(qū)域的左側(cè)邊界中點射入，如圖所示。（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（1）要使離子流穿過電場和磁場區(qū)域而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電場強(qiáng)度的方向如何？離子流的速度多大？
（2）在上一問的情況下，在離電場和磁場區(qū)域右邊界D=0.40m處有與邊界平行的平直熒光屏。若只撤去電場，離子流擊中屏上a點；若只撤去磁場，離子流擊中屏上b點。求ab間距離。（a，b兩點圖中未畫出）

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同步練習(xí)冊答案