1、计算题 如图所示,在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域,圆心坐标为O1(a,0),圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场。在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内,有一沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E。一质量为m、电荷量为+q(q>0)的粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入,当速度方向沿x轴正方向时,粒子恰好从O1点正上方的A点射出磁场,不计粒子重力。
(1)求磁感应强度B的大小;
(2)若粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入第一象限,当速度方向与x轴正方向的夹角θ=30°时,求粒子从射入磁场到最终离开磁场的时间t。

参考答案:解:(1)设粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为R
?
粒子自A点射出,由几何知识R=a
解得

(2)粒子在磁场中做圆周运动的周期
粒子从磁场中的P点射出,因磁场圆和粒子的轨迹圆的半径相等,OO1PO2构成菱形,故粒子从P点的出射方向与y轴平行,粒子由O到P所对应的圆心角为θ1=60°
由几何知识可知,粒子由P点到x轴的距离s=acosθ
粒子在电场中做匀变速运动,在电场中运动的时间
粒子由P点第2次进入磁场,由Q点射出,PO1QO3构成菱形,由几何知识可知Q点在x轴上,粒子由P到Q所对应的圆心角为θ2=120°,则θ1+θ2=π
粒子先后在磁场中运动的总时间
粒子在场区之间做匀速运动的时间
解得粒子从射入磁场到最终离开磁场的时间
本题解析:
本题难度:困难
2、选择题 如图所示,在同时存在匀强磁场和匀强电场的空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上),一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不能忽略)从原点O以速度v沿y轴正方向出发.下列说法正确的是?

[? ]
A.若电场
沿z轴正方向、磁场沿y轴正方向,粒子只能做曲线运动
B.若电场沿z轴正方向,磁场沿z轴正方向,粒子有可能做匀速圆周运动
C.若电场沿x轴正方向、磁场沿z轴正方向,粒子有可能做匀速直线运动
D.若电场沿x轴正方向、磁场沿x轴负方向,粒子有可能做匀速圆周运动
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E,在竖直平面内建立坐标系xOy,在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B,在y>0的空间内,将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放,此液滴则沿y轴的负方向,
以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动,当液滴运动到坐标原点时,被安置在原点的一个装置瞬间改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变),随后液滴进入y<0的空间运动.液滴在y<0的空间内的运动过程中

[? ]
A.重力势能一定不断减小?
B.电势能一定先减小后增大
C.动能不断增大?
D.动能保持不变
参考答案:D
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,相距为d的两 带电平行板间同时存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m,带电量为q的小球由下板边缘沿水平方向射入该区域,带电小球恰能在两板间做匀速圆周运动,则 ( )

A.小球一定带负电
B.小球一定带正电
C.两板间电压为
D.小球在两板间的运动时间为
参考答案:BC
本题解析:要使小球在复合场中作匀速圆周运动,必须满足重力与电场力平衡,即
,方向相反,所以电场方向向上,故小球一定带正电,A错误B正确,根据
可得
,所以
,C正确,小球在两板间的运动时间为整个圆周运动周期的一半,即
,D错误,
考点:本题考查了带电粒子在电磁场中的偏转问题
点评:此类型的题目属于带电粒子在复合场中的运动,关键是先判断粒子的受力情况,然后结合牛顿定律分析
本题难度:一般
5、计算题 (10分)如图,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内,存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为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y = h处的M点,以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上x = 2h处的P点进入磁场,最后以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求

(1)电场强度大小E;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t。
参考答案:(1)
(2)
(3)
本题解析:粒子的运动轨迹如右图所示

(1)设粒子在电场中运动的时间为t1
在x方向,有?
?
在y方向,有?
?
根据牛顿第二定律?
解得?
?
(2)根据动能定理?
?
设粒子进入磁场时速度为v,根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式,有
?
解得?
?
(3)粒子在电场中运动的时间?
?
粒子在磁场中运动的周期?
?
设粒子在磁场中运动的时间为t2?
?
解得?
本题考查带电粒子在复合场中的运动,粒子在电场中做类平抛运动,根据水平方向匀速和竖直方向匀加速的特点列式求解,进入磁场后由洛伦兹力提供向心力,求出半径公式,在磁场中的运动时间需要求圆心角和周期
本题难度:一般