如图所示.真空中有以O1为圆心.r为半径的圆形匀强磁场区域.坐标原点O为圆形磁场边界上的一点.磁场的磁感应强度大小为B.方向垂直于纸面向外.x=r的虚线右侧足够大的范围内有方向竖直向下.大小为E的匀强电场.从O点在纸面内向各个不同方向发射速率相同的质子.设质子在磁场中的偏转半径也为r.已知质子的电荷量为e.质量为m.求: (1)质子射入磁场时的速度大小,(2) 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

（17分）如图所示，真空中有以O₁为圆心，r为半径的圆形匀强磁场区域，坐标原点O为圆形磁场边界上的一点。磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。x=r的虚线右侧足够大的范围内有方向竖直向下、大小为E的匀强电场。从O点在纸面内向各个不同方向发射速率相同的质子，设质子在磁场中的偏转半径也为r，已知质子的电荷量为e，质量为m。求：

(1)质子射入磁场时的速度大小；
(2)速度方向沿y轴正方向射入磁场的质子到达x轴所需的时间；
(3)速度方向与y轴正方向成37°角且与x轴正方向成127°角射入磁场的质子到达x轴时的位置坐标。(已知sin37°＝0.6，cos37°="0.8)"

（1）v=eBr/m（2 （3）（,0）

解析试题分析：（1)设质子射磁场时的速度为v。质子射入磁场后做匀速圆周运动，有evB=mv²/r （2分）
所以v="eBr/m" （1分）
(2)如图，质子沿y轴正方向射入，在磁场中以O₂为圆心转过1/4圆弧后从A点垂直于电场方向进入电场。在磁场中的运动周期为T="2πm/(eB)" （1分）

所以质子在磁场中的运动时间 t₁="T/4=πm/(2eB)" （1分）
质子进入电场后做类平抛运动，其侧移距离y=at₂²/2=r（1分）
质子在电场中的加速度a=eE/m（1分）
所以质子在电场中的运动时间t₂= （1分）
故质子到达x轴所需的时间t=t₁+t₂=πm/(2eB)+ （1分）
(3)质子射入磁场后，在磁场中以O₃为圆心做匀速圆周运动，从P点射出磁场，如图所示，OO₁PO₃是边长为r的菱形，PO₃平行于y轴，质子射出磁场后速度方向与x轴平行。
P点距x轴的距离h=r+rcos53°（3分）

质子垂直于电场方向进入电场做类平抛运动，到达x轴上的Q点。竖直方向的位移h=eEt²/2m （2分）
水平方向的位移s=vt（1分）
解得：（1分）
所以Q点的坐标为（,0）（1分）
考点：考查了带电粒子在电磁场中运动规律的综合应用，难度较大

练习册系列答案

相关题目

如图所示是滑梯简化图，一小孩从滑梯上A点开始无初速度下滑，在AB段匀加速下滑，在BC段匀减速下滑，滑到C点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状态。假设小孩在AB段和BC段滑动时的动摩擦因数分别为μ₁和μ₂，AB与BC长度相等，则

A．整个过程中地面对滑梯始终无摩擦力作用

B．动摩擦因数μ₁＋μ₂＝2tanθ

C．小孩从滑梯上A点滑到C点先超重后失重

D．整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于小孩和滑梯的总重力

如图所示，电阻可忽略的光滑平行金属导轨MN、M′N′固定在竖直方向，导轨间距d＝0.8 m，下端NN′间接一阻值R＝1.5 Ω的电阻，磁感应强度B＝1.0 T的匀强磁场垂直于导轨平面．距下端h＝1.5 m高处有一金属棒ab与轨道垂直且接触良好，其质量m＝0.2 kg，电阻r＝0.5 Ω，由静止释放到下落至底端NN′的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q_R＝1.05 J．g＝10 m/s².求：

(1)金属棒在此过程中克服安培力所做的功W_A；
(2)金属棒下滑速度为2 m/s时的加速度a；
(3)金属棒下滑的最大速度v_m.

如下图a所示，为一组间距d足够大的平行金属板，板间加有随时间变化的电压（如图b所示），设U₀和T已知。A板上O处有一静止的带电粒子，其带电量为q，质量为m（不计重力），在t = 0时刻起该带电粒子受板间电场加速向B板运动，途中由于电场反向，粒子又向A板返回（粒子未曾与B板相碰）。

（1）当U_x=2U₀时求带电粒子在t=T时刻的动能；
（2）为使带电粒子在t=T时刻恰能能回到O点，U_x等于多少？

（16分）如图所示，光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形，固定在竖直平面内，管口B、C的连线是水平直径．现有一带正电的小球(可视为质点)从B点正上方的A点自由下落，A、B两点间距离为4R．从小球进入管口开始，整个空间中突然加上一个匀强电场，电场力在竖直向上的分力大小与重力大小相等，结果小球从管口C处脱离圆管后，其运动轨迹经过A点．设小球运动过程中带电量没有改变，重力加速度为g，求：

(1)小球到达B点的速度大小；
(2)小球受到的电场力的大小；
(3)小球经过管口C处时对圆管壁的压力．

（12分）英国物理学家麦克斯韦认为，变化磁场会在空间激发感生电场，感生电场对自由电荷做功产生感生电动势。如图甲所示，方向竖直向下的磁场磁感应强度均匀增加，磁感应强度B随时间t的变化规律为B=kt(k为常数），这时产生感生电场的电场线是一系列逆时针方向以0为圆心的同心圆，且同一条电场线上各点的场强大小相等。
(1)在垂直磁场的平面内放一半径为r的导体环，求导体环中产生的感生电动势e；
(2）若在垂直磁场的平面内固定一半径为：的光滑绝缘细管，管内有一质量为m、带电量为+q的轻质小球，如图乙所示，使磁感应强度由零开始增大同时小球在感生电场的作用下，从静止开始运动，已知在半径为r的细管内二周产生的感生电动势e与该处感生电场电场强度E的关系为e=E·2πr，求当磁感应强度增大到B₀时，细管对小球的弹力。（设小球在运动过程中电荷量保持不变，对原磁场的影响可忽略，不计小球重力。）

在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m．电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v₀垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求：

（1）粒子过N点时速度；
（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；
（3）粒子从M点运动到P点的总时间t。

（15分）如图（甲）所示，在xoy平面内有足够大的匀强电场，电场方向竖直向上，电场强度E=40N/C。在y轴左侧平面内有足够大的瞬时磁场，磁感应强度B₁随时间t变化规律如图（乙）所示，15πs后磁场消失，选定磁场垂直向里为正方向。在y轴右侧平面内还有方向垂直纸面向外的恒定的匀强磁场，分布在一个半径为r=0.3m的圆形区域（图中未画出），且圆的左侧与y轴相切，磁感应强度B₂=0.8T。t=0时刻，一质量m=8×10^-4kg、电荷量q=+2×10^-4C的微粒从x轴上x_P=－0.8m处的P点以速度v=0.12m/s向x轴正方向入射，重力加速度g取10m/s²。

（1）求微粒在第二像限运动过程中离y轴、x轴的最大距离；
（2）若微粒穿过y轴右侧圆形磁场时，速度方向的偏转角度最大，求此圆形磁场的圆心坐标（x、y）；
（3）若微粒以最大偏转角穿过磁场后, 击中x轴上的M点，求微粒从射入圆形磁场到击中M点的运动时间t 。

如图所示的空间分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，各边界面相互平行，Ⅰ区域存在匀强电场，电场强度E=1.0×10⁴V/m，方向垂直边界面向右．Ⅱ、Ⅲ区域存在匀强磁场，磁场的方向分别为垂直纸面向外和垂直纸面向里，磁感应强度分别为B₁=2.0T、B₂=4.0T．三个区域宽度分别为d₁=5.0m、d₂= d₃=6.25m，一质量m＝1.0×10^-8kg、电荷量q＝1.6×10^-6C的粒子从O点由静止释放，粒子的重力忽略不计．试求：

⑴粒子离开Ⅰ区域时的速度大小v；
⑵粒子在Ⅱ区域内运动的时间t；
⑶粒子离开Ⅲ区域时速度与边界面的夹角α．

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