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题型：解答题题类：难易度：困难

新疆名校联盟2024-2025学年高三上学期第一次质量检测物理试题

两水平放置的平行金属板M、N如图甲所示，板长L=0.4m，板间距d=0.4m。两金属板间加如图乙所示的电压U_MN ，忽略电场的边缘效应。在金属板右侧有一矩形磁场区域abcd，ab=0.4m，ad=0.8m，O'为ad边的中点，磁场边界ad与金属板垂直，磁感应强度大小 $\text{[math]}$ ，方向垂直纸面向里。在极板左端有一粒子源，不断地向右沿着与两板等距的水平线OO'发射比荷 $\text{[math]}$ 、初速度大小 $\text{[math]}$ 的带负电粒子，忽略粒子受到的重力以及它们之间的相互作用，每个粒子在金属板间运动时电压可视为定值。零时刻射入平行板间的粒子恰好能经过b点，求：

（1）、粒子能射出金属板时的电压U的范围；

（2）、零时刻射入平行板间的粒子在平行板间和磁场中运动的总时间t；

（3）、粒子从bc边界离开磁场区域的宽度s。

举一反三

如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强电场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行．一质量为 m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P（0，h）点，以大小为v₀的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a（2h，0）点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从 y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：

（1）电场强度E的大小；

（2）粒子到达a点时速度的大小和方向；

（3）abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值．

如图所示，水平虚线AA'和CC'间距为L，中间存在着方向向右且与虚线平行的匀强电场，CC'的下侧存在一半径为R的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向外(图中未画出)，圆形磁场与边界CC'相切于点M。一质量为m、带电量为q(q>0)的粒子由电场上边界AA'上的S点以初速度v₀垂直射入电场，一段时间后从M点离开电场进入磁场，粒子进入磁场的速度大小为 $\text{[math]}$ ，且其运动轨迹恰好过圆形磁场的圆心O。粒子所受重力忽略不计，求：

(1)电场强度E的大小；

(2)圆形磁场区域磁感应强度B的大小。

如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进入偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出荧光。多样性粒子束宽度为L，各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场，磁感强度为 $\text{[math]}$ 。已知离子的比荷为k，两极板间电压为U、间距为L，极板长度为2L，吞噬板长度为2L并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计，则

（1）要使 $\text{[math]}$ 的离子能沿直线通过两极板间电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场 $\text{[math]}$ ，求 $\text{[math]}$ 的大小；

（2）若撤去极板间磁场 $\text{[math]}$ ，有n个速度为v₁= $\text{[math]}$ 的离子，能进入偏转磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求吞噬板上收集的离子个数及 $\text{[math]}$ 的取值范围；

（3）重新在两极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场并调整磁感应强度大小，使v₂= $\text{[math]}$ 的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场，若此时磁场边界为矩形，如图所示，当 $\text{[math]}$ 时上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积。

如图，在平面直角坐标系xOy的第一象限内，y轴与 $\text{[math]}$ 之间有沿y轴负方向的匀强电场，在 $\text{[math]}$ 右侧，有垂直于坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从坐标原点O射入第一象限，射入的速度大小为 $\text{[math]}$ ，方向与y轴正方向的夹角为 $\text{[math]}$ ，经电场偏转后从 $\text{[math]}$ 上的P点进入磁场，粒子在P点的速度方向与y轴负方向夹角为 $\text{[math]}$ ，粒子在磁场中的运动轨迹刚好与x轴相切。 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，不计粒子的重力，求：

如图所示，直线OA与y轴的夹角 $\text{[math]}$ ，在此角范围内有沿y轴负方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为 $\text{[math]}$ 的粒子以速度 $\text{[math]}$ 从y轴上P点平行于x轴射入电场，粒子经电场偏转并经过OA上的Q点进入一矩形匀强磁场区域（未画出，方向垂直纸面向外），并沿x轴负方向经过O点．已知O点到Q点的距离为6l，电场强度 $\text{[math]}$ 不计粒子的重力，则（　　）

如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进入偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出荧光。多样性粒子束宽度为L，各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场，磁感强度为 $\text{[math]}$ 。已知离子的比荷为k，两极板间电压为U、间距为L，极板长度为2L，吞噬板长度为2L并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计，则

（1）要使 $\text{[math]}$ 的离子能沿直线通过两极板间电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场 $\text{[math]}$ ，求 $\text{[math]}$ 的大小；

（2）调整极板间磁场 $\text{[math]}$ ，使 $\text{[math]}$ 的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场。若 $\text{[math]}$ 且上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积和吞噬板的发光长度 $\text{[math]}$ ；

（3）若撤去极板间磁场 $\text{[math]}$ 且偏转磁场边界足够大，离子速度为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 且各有n个，能进入磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求 $\text{[math]}$ 的取值范围及吞噬板上收集的离子个数。

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