1、计算题 如图,两个共轴的圆筒形金属电极,在内筒上均匀分布着平行于轴线的标号1-8的八个狭缝,内筒内半径为R,在内筒之内有平行于轴线向里的匀强磁场,磁感应强度为B。在两极间加恒定电压,使筒之间的区域内有沿半径向里的电场。不计粒子重力,整个装置在真空中,粒子碰到电极时会被电极吸收。

(1)一质量为m1,带电量为+q1的粒子从紧靠外筒且正对1号缝的S点由静止出发,进入磁场后到达的第一个狭缝是3号缝,求两电极间加的电压U是多少?
(2)另一个粒子质量为m2,带电量为+q2,也从S点由静止出发,该粒子经过一段时间后恰好又回到S点,求该粒子在磁场中运动多少时间第一次回到S点。
参考答案:(1)
(2)第一种情况
;第二种情况
;第三种情况
;
本题解析:(1)m1粒子从S点出发在电场力作用下加速沿径向由1号缝以速度V1进入磁场,
依动能定理
?①
在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力公式和牛顿定律得
?②?
粒子从1号缝直接到3号缝,轨迹为1/4圆周,轨迹半径等于内筒半径
?③?
由以上得
?④?
(2)m2粒子进入磁场后,做匀速圆周运动周期为T?
?⑤?
?⑥?
得?
?⑦?
m2粒子能回到S点的条件是能沿径向进入某条缝,在电场中先减速再反向加速重回磁场,然后以同样的方式经过某些缝最后经1号缝回到S点。共有三种可能情况
第一种:粒子依次经过2、3、4、5、6、7、8号缝回到1号缝

?⑧?
第二种:粒子依次经3、5、7号缝回到1号缝

⑨?
第三种:粒子依次经过4、7、2、5、8、3、6号缝回到1号缝

?⑩
本题难度:一般
2、选择题 目前有一种磁强计,用于测定地磁场的磁感应强度。磁强计的原理如图所示,电路有一段金属导体,它的横截面是宽为a、高为b的长方形,放在沿y轴正方向的匀强磁场中,导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流。已知金属导体单位体积中的自由电子数为n,电子电荷量为e,金属导电过程中,自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触,用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U。则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为

[? ]
A.
,M正、N负
B.
,M正、N负
C.
,M负、N正
D.
,M负、N正
参考答案:C
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,电量为q的液滴做半径为R的匀速圆周运动,已知电场强度为E,磁感应强度为B,则油滴的质量和环绕速度分别为( )
A.
,
B.,
C.B