1 . 如图所示,足够大的荧光屏xOy正前方有一平行x轴、长度为2R的线形粒子源AB,AB中点Q与O的连线垂直荧光屏;粒子源与荧光屏之间正对放置半径为R、间距为d的圆形金属极板,圆心连线MN平行y轴,MN中点P在QO上。粒子源上各处沿平行QO方向均匀发射速度为v、比荷为的相同带正电粒子,极板间有沿MN方向匀强电场E。不计重力及粒子间相互作用,忽略边缘效应。
(1)若粒子能全部飞出极板,求板间场强E的最大值Em;
(2)若板间场强调至,已知OP=4R,通过计算求出荧光屏上图形方程;
(3)若只将场强调至E=E1,或者将场强调至E=E2并同时在板间沿电场方向加一磁感应强度大小为的匀强磁场,都只有50%的粒子能射出平行板,求E1与E2的比值。
(1)若粒子能全部飞出极板,求板间场强E的最大值Em;
(2)若板间场强调至,已知OP=4R,通过计算求出荧光屏上图形方程;
(3)若只将场强调至E=E1,或者将场强调至E=E2并同时在板间沿电场方向加一磁感应强度大小为的匀强磁场,都只有50%的粒子能射出平行板,求E1与E2的比值。
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2023-05-28更新
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710次组卷
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2卷引用:2023届江苏省苏州市高三下学期三模物理试题
名校
2 . 某质谱仪部分结构的原理图如图所示。在空间直角坐标系Oxyz的y>0区域有沿-z方向的匀强电场,电场强度大小为E,在y<0区域有沿-z方向的匀强磁场,在x=-2d处有一足够大的屏,俯视图如图乙。质量为m、电荷量为q的粒子从y轴上P(0,-d,0)以初速度v0沿+y方向射出,粒子第一次经过x轴时速度方向与-x方向的夹角θ=60°。不计粒子的重力,粒子打到屏上立即被吸收。求:
(1)粒子的电性;
(2)磁感应强度大小B;
(3)粒子打到屏上位置的z轴坐标z1。
(1)粒子的电性;
(2)磁感应强度大小B;
(3)粒子打到屏上位置的z轴坐标z1。
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2023-05-27更新
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865次组卷
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3卷引用:2023届湖南省长沙市雅礼中学高三下学期二模物理试题
3 . 如图所示,真空中的正方体边长为L=1.6m,底面中心处有一点状放射源S,仅在所在平面内向各个方向均匀发射粒子,所有粒子的速率均为,已知粒子的比荷为,现给正方体内施加竖直向上的匀强磁场,使所有粒子恰好能束缚在正方形区域内。面放有一个屏,该屏可以沿z轴左右平移。
(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(2)现在正方体内再施加竖直向上的匀强电场,要使所有粒子刚好都能从上表面中心P离开,求所加匀强电场的电场强度E的大小(结果用表示);
(3)若匀强电场电场强度的大小取第(2)问中的最大值,现让屏向左沿方向移动,求粒子打在屏上x轴坐标的最大值和最小值时对应点的y轴坐标。
(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(2)现在正方体内再施加竖直向上的匀强电场,要使所有粒子刚好都能从上表面中心P离开,求所加匀强电场的电场强度E的大小(结果用表示);
(3)若匀强电场电场强度的大小取第(2)问中的最大值,现让屏向左沿方向移动,求粒子打在屏上x轴坐标的最大值和最小值时对应点的y轴坐标。
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4 . 如图甲所示,真空中存在一间距为的水平平行板电容器,板长,板间电压为U、板间匀强电场方向向上,为一垂直上极板PQ的足能长的光屏,其下端N与极板右端Q重合,在MN所在竖直线右侧空间存在匀强磁场。在下极板左端有一个粒子源A,可以紧贴极板水平向右连续发射带正电的粒子,粒子比荷为,初速度。已知粒子打到极板或光屏时会被吸收,粒子之间的作用力不计,粒子的重力不计。
(1)为使粒子能够从极板间射出,求电压U的最大值;
(2)若匀强磁场方向垂直纸面向里(如图甲),大小为,电压U可任意调节,则求粒子击中光屏形成痕迹的长度;
(3)若匀强磁场方向改成水平向右,大小变为,电压U可任意调节,在极板右侧放置另一块与MN平行的足够大的光屏CD,CD在磁场中能左右移动,则求粒子打在光屏CD上留下所有痕迹的面积S;
(4)在满足第(3)问的条件下,同时在电容器的右侧与光屏之间加一水平向右的匀强电场,其场强大小,在光屏上以D点原点(D点为光屏与FG直线的交点),垂直纸面向内为轴,竖直向上为轴,水平向右的方向为轴,建立如图乙所示的三维直角坐标系。光屏位置到G点的距离用K表示,现将光屏CD沿FG直线从G点开始从近到远依次放在不同位置上,光屏CD始终平行MN,当光屏距G点为与这两个位置时打在光屏上所有粒子的点迹首次先后出现如图丙、丁所示的两条直线(顺着匀强电场,水平向右看光屏),其中图丙为距离时的图样,图丁为距离时的图样,则与这两位置相距多少距离?
(1)为使粒子能够从极板间射出,求电压U的最大值;
(2)若匀强磁场方向垂直纸面向里(如图甲),大小为,电压U可任意调节,则求粒子击中光屏形成痕迹的长度;
(3)若匀强磁场方向改成水平向右,大小变为,电压U可任意调节,在极板右侧放置另一块与MN平行的足够大的光屏CD,CD在磁场中能左右移动,则求粒子打在光屏CD上留下所有痕迹的面积S;
(4)在满足第(3)问的条件下,同时在电容器的右侧与光屏之间加一水平向右的匀强电场,其场强大小,在光屏上以D点原点(D点为光屏与FG直线的交点),垂直纸面向内为轴,竖直向上为轴,水平向右的方向为轴,建立如图乙所示的三维直角坐标系。光屏位置到G点的距离用K表示,现将光屏CD沿FG直线从G点开始从近到远依次放在不同位置上,光屏CD始终平行MN,当光屏距G点为与这两个位置时打在光屏上所有粒子的点迹首次先后出现如图丙、丁所示的两条直线(顺着匀强电场,水平向右看光屏),其中图丙为距离时的图样,图丁为距离时的图样,则与这两位置相距多少距离?
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2023-05-11更新
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943次组卷
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2卷引用:2023届浙江省金华市东阳市高三下学期5月适应性考试物理试题
2023·全国·模拟预测
解答题
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困难(0.15)
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5 . 如图,水平面上的长方体处在匀强磁场和匀强电场中,其中,e、f、、分别是ab、dc、、的中点,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于上表面abcd竖直向下,匀强电场垂直于ef并与上表面abcd成角斜向上(E大小未知)。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从e点以某一速度沿ef方向射入长方体空间区域做匀速直线运动,已知ad的长度,g为重力加速度。(结果可保留根号)
(1)求带电粒子从e点射入时的速度v0;
(2)若仅撤去磁场,求带电粒子从e点以v0沿ef射入后离开长方体空间区域的位置与c点间的距离l1;
(3)若仅撤去电场,求带电粒子从e点以v0沿ef射入后离开长方体空间区域的速度大小v;
(4)若仅将带电粒子从e点沿ef的射入速度改为2v0,求粒子射入长方体空间区域后,离开长方体空间区域的位置与c点间的距离l2。
(1)求带电粒子从e点射入时的速度v0;
(2)若仅撤去磁场,求带电粒子从e点以v0沿ef射入后离开长方体空间区域的位置与c点间的距离l1;
(3)若仅撤去电场,求带电粒子从e点以v0沿ef射入后离开长方体空间区域的速度大小v;
(4)若仅将带电粒子从e点沿ef的射入速度改为2v0,求粒子射入长方体空间区域后,离开长方体空间区域的位置与c点间的距离l2。
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6 . 如图所示,真空中有一长为H的直细金属导线,置于一半径为、高为的金属圆柱网面的轴线上,导线与金属圆柱网面之间电压恒为,导线为负极。金属圆柱网面与半径的同轴等高圆柱面之间,磁感应强度为,其大小可调。假设导线每秒逸出的电子数为,同一高度逸出的电子均沿水平径向由静止开始加速,且沿各径向方向也均匀分布。已知电子质量为,不考虑出射电子间的相互作用。
(1)求电子到达金属圆柱网面速度大小;
(2)要求没有电子能飞出半径的圆柱侧面,求磁感应强度的最小值;
(3)若磁感应强度的大小保持上题(2)得到的最小值,并在金属圆柱网面与半径为的圆柱面之间,加竖直向下的匀强电场,电场强度为(),接收板圆心与点重合,半径为,厚度忽略不计,在该金属板上接地的线路中检测到电流的电流强度为,试写出电流强度 I 与电场强 度 E 的关系式。
(1)求电子到达金属圆柱网面速度大小;
(2)要求没有电子能飞出半径的圆柱侧面,求磁感应强度的最小值;
(3)若磁感应强度的大小保持上题(2)得到的最小值,并在金属圆柱网面与半径为的圆柱面之间,加竖直向下的匀强电场,电场强度为(),接收板圆心与点重合,半径为,厚度忽略不计,在该金属板上接地的线路中检测到电流的电流强度为,试写出电流强度 I 与电场强 度 E 的关系式。
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7 . 离子推进技术在太空探索中已有广泛的应用,其装置可简化为如图(a)所示的内、外半径分别为和的圆筒,图(b)为其侧视图。以圆筒左侧圆心为坐标原点,沿圆筒轴线向右为轴正方向建立坐标。在和处,垂直于轴放置栅极,在两圆筒间形成方向沿轴正向、大小为的匀强电场,同时通过电磁铁在两圆筒间加上沿轴正方向、大小为的匀强磁场。待电离的氙原子从左侧栅极飘进两圆筒间(其初速度可视为零)。在内圆筒表面分布着沿径向以一定初速度运动的电子源。氙原子被电子碰撞,可电离为一价正离子,刚被电离的氙离子的速度可视为零,经电场加速后从栅极射出,推进器获得反冲力。已知单位时间内刚被电离成氙离子的线密度(沿轴方向单位长度的离子数),其中为常量,氙离子质量为,电子质量为,电子元电荷量为,不计离子间、电子间相互作用。
(1)在处的一个氙原子被电离,求其从右侧栅极射出时的动能;
(2)要使电子不碰到外筒壁,求电子沿径向发射的最大初速度;
(3)若在的微小区间内被电离的氙离子从右侧栅极射出时所产生的推力为,求的关系式。
(1)在处的一个氙原子被电离,求其从右侧栅极射出时的动能;
(2)要使电子不碰到外筒壁,求电子沿径向发射的最大初速度;
(3)若在的微小区间内被电离的氙离子从右侧栅极射出时所产生的推力为,求的关系式。
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8 . 如图所示,y轴左侧区域存在沿y轴负方向的匀强电场,y轴右侧区域存在匀强磁场,第一象限磁场方向垂直纸面向外,第四象限磁场方向垂直纸面向里,且第四象限磁感应强度大小是第一象限的2倍。光滑固定竖直半圆形轨道与x轴负半轴相切于P点,在第一象限垂直x轴放置粒子吸收屏,该屏距y轴的距离为L。某时刻电荷量为q,质量为m的带正电粒子在P点获得一水平向左的初速度,经半圆轨道运动到最高点(,)后沿x轴正方向射出,恰好从O点进入磁场,一段时间后粒子垂直击中吸收屏。已知场强大小为E,粒子重力不计。
(1)求粒子从A点射出时的速度大小;
(2)求粒子在P点获得的初速度大小;
(3)求粒子击中吸收屏的纵坐标的可能值;
(4)若在第一、四象限加上沿z轴负方向的匀强电场,场强大小也为E,且磁场的磁感应强度取最小值,求粒子进入第一象限时的z轴坐标。
(1)求粒子从A点射出时的速度大小;
(2)求粒子在P点获得的初速度大小;
(3)求粒子击中吸收屏的纵坐标的可能值;
(4)若在第一、四象限加上沿z轴负方向的匀强电场,场强大小也为E,且磁场的磁感应强度取最小值,求粒子进入第一象限时的z轴坐标。
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名校
9 . 如图所示,空间中存在着正交的匀强磁场和匀强电场,已知电场强度大小为E,方向竖直向下,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面。一个电子由O点以一定初速度v0水平向右飞入其中,运动轨迹如图所示,其中O、Q和P分别为轨迹在一个周期内的最高点和最低点,不计电子的重力。下列说法正确的是( )
A.磁感应强度方向垂直纸面向外 |
B.电子的初速度v0小于 |
C.由P点至Q点的运动过程中,电子的速度增大 |
D.调整电子的初速度大小与方向可以使其做匀加速直线运动 |
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2023-04-08更新
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1015次组卷
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4卷引用:海南省省直辖县级行政单位琼海市嘉积中学2022-2023学年高三下学期3月月考物理试题
海南省省直辖县级行政单位琼海市嘉积中学2022-2023学年高三下学期3月月考物理试题安徽省阜阳市太和第一中学2022-2023学年高二下学期期中适应性测试物理试题江苏省无锡市锡山高级中学2023-2024学年高三上学期12月阶段性考试物理试卷(已下线)选择性必修二 第一章 课时05 带电粒子在复合场中的运动 进阶拓展
名校
10 . 如图甲所示,离子源持续逸出带电量为、质量为m的离子,其初速度视为0,离子经过加速电场后,以速度沿两平行极板PQ的中线飞入交变电场。已知极板P、Q水平放置,间距为d,长度为L,极板上所加的交变电压如图乙所示,变化周期,所有离子均能从PQ极板右侧射出,不计离子重力及离子间相互作用,求:
(1)加速电场的电压大小;
(2)PQ极板间所加电压U的最大值;
(3)当PQ极板间交变电压为(2)问中所求的时,在PQ极板右侧建立直角坐标系,其中Ox与极板Q的中轴线在同一直线上,图中的两个正方体边长均为d,正方体区域内存在沿y轴正方向、大小为的匀强磁场,正方体区域内存在沿x轴正方向、大小为的匀强磁场,求离子在正方体区域内运动的最长时间。
(1)加速电场的电压大小;
(2)PQ极板间所加电压U的最大值;
(3)当PQ极板间交变电压为(2)问中所求的时,在PQ极板右侧建立直角坐标系,其中Ox与极板Q的中轴线在同一直线上,图中的两个正方体边长均为d,正方体区域内存在沿y轴正方向、大小为的匀强磁场,正方体区域内存在沿x轴正方向、大小为的匀强磁场,求离子在正方体区域内运动的最长时间。
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2023-04-07更新
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1818次组卷
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4卷引用:2023届福建省部分地市高三下学期第三次质检(暨第一次省质检)物理试题