如圖，OAC的三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為O（0,0）、A（0，L）、C(，0)，在OAC區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場。在t=0時(shí)刻，同時(shí)從三角形的OA邊各處以沿y軸正向的相同速度將質(zhì)量均為m，電荷量均為q的帶正電粒子射入磁場，已知在t=t0時(shí)刻從OC邊射出磁場的粒子的速度方向垂直于y軸。不計(jì)粒子重力和空氣阻力及粒子間相互作用。

（1）求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；
（2）若從OA邊兩個(gè)不同位置射入磁場的粒子，先后從OC邊上的同一點(diǎn)P（P點(diǎn)圖中未標(biāo)出）射出磁場，求這兩個(gè)粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間t1與t2之間應(yīng)滿足的關(guān)系；
（3）從OC邊上的同一點(diǎn)P射出磁場的這兩個(gè)粒子經(jīng)過P點(diǎn)的時(shí)間間隔與P點(diǎn)位置有關(guān)，若該時(shí)間間隔最大值為，求粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小。

（1）（2）t1+ t2==2t0 （3）

解析試題分析：（1） 粒子在t0時(shí)間內(nèi)，速度方向改變了90°，故周期 
T=4t0    ①
由T=得B= ②
（2）在同一點(diǎn)射出磁場的兩粒子軌跡如圖，軌跡所對應(yīng)的圓心角分別為和，由幾何關(guān)系有
=180°- ③
故t1+ t2==2t0  ④

（3）由圓周運(yùn)動知識可知，兩粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間差t與=-成正比，由③得=-=2-180° ⑤
根據(jù)⑤式可知越大，時(shí)間差t越大由t= ⑥
由③及題意代入數(shù)據(jù)得的最大值為=150° ⑦
在磁場中運(yùn)動時(shí)間最長的粒子軌跡如圖，由幾何關(guān)系=30° ⑧

tan∠A== 得∠A=60° ⑨ =90°-∠A=30° ⑩ 
=L  ?  解得R=           ?
根據(jù)qvB=   ?  代入數(shù)據(jù)解得 v=     ?
考點(diǎn)：帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)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：計(jì)算題

如圖所示，在某空間建立一坐標(biāo)xoy，其間充滿著x正方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E =2.0V/m和垂直xoy平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度B=2.5T。今有一帶負(fù)電微粒質(zhì)量 kg，電量q=-5×10-7  C。在該空間恰能做勻速直線運(yùn)動。求：

（1）試分析該題中重力可否忽略不計(jì)（需通過計(jì)算說明）。
（2）該微粒運(yùn)動的速度。
（3）若該微粒飛經(jīng)y軸的某點(diǎn)M時(shí)，突然將磁場撤去而只保留電場，則微粒將再次經(jīng)過y軸的N點(diǎn)，則微粒從M到N運(yùn)動的時(shí)間為多長，M、N兩點(diǎn)間的距離為多大？（圖中M、N在坐標(biāo)上未標(biāo)出）

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（10分）如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一個(gè)垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場，其邊界過原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)A（0，L）。一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從A點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場，并從x軸上的B點(diǎn)射出磁場，射出B點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸正方向的夾角為60°。求：

（1）電子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑r；
（2）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；
（3）電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間t。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（19分）如圖所示的平行板器件中，存在相互垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 =" 0.40" T，方向垂直紙面向里，電場強(qiáng)度E = 2.0×105 V/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)，有垂直紙面的正三角形勻強(qiáng)磁場區(qū)域（圖中未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 =" 0.25" T。一束帶電量q = 8.0×10-19 C，質(zhì)量m = 8.0×10-26 kg的正離子從P點(diǎn)射入平行板間，不計(jì)重力，沿中線PQ做直線運(yùn)動，穿出平行板后從y軸上坐標(biāo)為（0，0.2m）的Q點(diǎn)垂直y軸射向三角形磁場區(qū)，離子通過x軸時(shí)的速度方向與x軸正方向夾角為60°。則：

（1）離子運(yùn)動的速度為多大？
（2）若正三角形區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向外，離子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間是多少？
（3）若正三角形區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里，正三角形磁場區(qū)域的最小邊長為多少？
（4）第（3）問中離子出磁場后經(jīng)多長時(shí)間到達(dá)X軸？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在xOy平面直角坐標(biāo)系的第一象限有射線OA，OA與x軸正方向夾角為30°，OA與y軸所夾區(qū)域內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場E1，第二象限存在水平向右的勻強(qiáng)電場E2，其它區(qū)域存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場．有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，從y軸上的P點(diǎn)沿著x軸正方向以初速度v0射入電場，運(yùn)動一段時(shí)間后經(jīng)過Q點(diǎn)垂直于射線OA進(jìn)入磁場，經(jīng)磁場垂直x軸進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場E2，過y軸正半軸上的P點(diǎn)再次進(jìn)入勻強(qiáng)電場E1，已知OP＝h，不計(jì)粒子重力，求：

(1)粒子經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度大��；
(2)勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度E1的大小；
(3)粒子從Q點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)所用的時(shí)間．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

在邊長為2a的正△ABC內(nèi)存在垂直紙面向里的磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，有一帶正電q，質(zhì)量為m的粒子從距A點(diǎn)的D點(diǎn)垂直AB方向進(jìn)入磁場，如下圖所示，求：

(1)粒子速率應(yīng)滿足什么條件，粒子能從AB間射出；
(2)粒子速率應(yīng)滿足什么條件，粒子能從AC間射出。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（10分）回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，圖中為回旋加速器的示意圖。D1、D2是兩個(gè)中空的鋁制半圓形金屬扁盒，在兩個(gè)D形盒正中間開有一條狹縫，兩個(gè)D形盒接在高頻交流電源上。在D1盒中心A處有粒子源，產(chǎn)生的帶正電粒子在兩盒之間被電場加速后進(jìn)入D2盒中。兩個(gè)D形盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中，帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運(yùn)動，經(jīng)過半個(gè)圓周后，再次到達(dá)兩盒間的狹縫，控制交流電源電壓的周期，保證帶電粒子經(jīng)過狹縫時(shí)再次被加速。如此，粒子在做圓周運(yùn)動的過程中一次一次地經(jīng)過狹縫，一次一次地被加速，速度越來越大，運(yùn)動半徑也越來越大，最后到達(dá)D形盒的邊緣，沿切線方向以最大速度被導(dǎo)出。已知帶電粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時(shí)狹縫間電壓大小恒為U，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d。設(shè)從粒子源產(chǎn)生的帶電粒子的初速度為零，不計(jì)粒子受到的重力，求：

（1）帶電粒子能被加速的最大動能Ek；
（2）帶電粒子在D2盒中第n個(gè)半圓的半徑；
（3）若帶電粒子束從回旋加速器輸出時(shí)形成的等效電流為I，求從回旋加速器輸出的帶電粒子的平均功率。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（15分）甲圖為質(zhì)譜儀的原理圖．帶正電粒子從靜止開始經(jīng)過電勢差為U的電場加速后，從G點(diǎn)垂直于MN進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場．該偏轉(zhuǎn)磁場是一個(gè)以直線MN為上邊界、方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后，最終到達(dá)照相底片上的H點(diǎn)．測得G、H間的距離為d，粒子的重力忽略不計(jì)．

（1）設(shè)粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，試證明該粒子的比荷為：；
（2）若偏轉(zhuǎn)磁場的區(qū)域?yàn)閳A形，且與MN相切于G點(diǎn)，如圖乙所示，其它條件不變。要保證上述粒子從G點(diǎn)垂直于MN進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場后不能打到MN邊界上（MN足夠長），求磁場區(qū)域的半徑應(yīng)滿足的條件。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（12分）．飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以根據(jù)帶電粒子的飛行時(shí)間對氣體分子進(jìn)行分析。如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同的正離子，自a板小孔進(jìn)入a、b之間的加速電場，從b板小孔射出，沿中心線進(jìn)入M、N間的方形區(qū)域，然后到達(dá)緊靠在其右端的探測器。已知a、b間的電壓為U0，間距為d，極板M、N的長度為L，間距均為0.2L，不計(jì)離子重力及經(jīng)過a板時(shí)的初速度。

（1）若M、N板間無電場和磁場，求出比荷為k（q/m）的離子從a板到探測器的飛行時(shí)間
（2）若在M、N間只加上偏轉(zhuǎn)電壓U1，請說明不同的正離子在偏轉(zhuǎn)電場中的軌跡是否重合
（3）若在M、N間只加上垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，已知進(jìn)入a、b間的正離子有一價(jià)和二價(jià)兩種，質(zhì)量均為m，元電荷為e，試問：
①要使所有離子均通過M、N之間的區(qū)域從右側(cè)飛出，求所加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值
②要使所有離子均打在上極板M上，求所加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足的條件。

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