1、计算题 如图所示一带电粒子以竖直向上的初速度v自A点进入场强为E,方向水平向右的匀强电场。当粒子到达B点时,速度大小仍为v,但方向变为水平,(重力加速度为g)求
(1)A、B两点的电势差为多少?
(2)从A点运动到B点所经历的时间为多少?

参考答案:解:设A到B运动时间为t,带电粒子质量m,为带电量为q
水平方向:Eq/m=v/t
竖直方向:g=v/t
得Eq=mg,m/q=E/g
t=v/g
x=vt/2

得UAB=Ev2/2g
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 如图所示,在距地面一定高度的地方以初速度v0向右水平抛出一个质量为m,带负电,电量为Q的小球,小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离。求:

(1)若在空间加上一竖直方向的匀强电场,使小球的水平距离增加为原来的2倍,求此电场场强的大小和方向
(2)若除加上上述匀强电场外,再加上一个与v0方向垂直的水平匀强磁场,使小球抛出后恰好做匀速直线运动,求此匀强磁场感应强度的大小和方向
参考答案:(1)E="3mg/4Q" ;电场强度方向竖直向下?(2)mg/4Qv0;磁场方向垂直纸面向外
本题解析:(1)只在重力作用下的过程中有:
s=v0t ……………………①(1分),?
………………………②(1分)
加上匀强电场后的过程中有:
2s=v0t′………………③(1分),?
………………………④(1分)
由①②③④式解得:
?…………………………………………… ⑤(2分)
由mg-QE="ma" ………………………………………………………………⑥(2分)
由④⑤⑥式解得:E="3mg/4Q?" ……………………………………………⑦(2分)
又小球带负电,所以电场强度方向竖直向下………………………………(2分)
(2)再加上水平方向的匀强磁场,由题意有:
mg=QE+QBv0……………(2分),?解得:B=mg/4Qv0…………………(2分)
由左手定则可得:磁场方向垂直纸面向外……………………………………(2分)
本题难度:一般
3、计算题 如图所示,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅰ象限有沿-y方向的匀强电场,第Ⅳ象限有垂直于纸面向外的匀强磁场.现有一质量为m、带电量为+q的粒子(重力不计)以初速度v0沿-x方向从坐标为(3l,l)的P点开始运动,接着进入磁场后由坐标原点O射出,射出时速度方向与y轴方向夹角为45°,求:

(1)粒子从O点射出时的速度v;
(2)电场强度E的大小;
(3)粒子从P点运动到O点所用的时间.
参考答案:(1) v=
v0?(2) E=
?(3) T=t1+t2=(2+
)
本题解析:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,进入磁场后做匀速圆周运动,最终由O点射出.(如图)

根据对称性可知,粒子在Q点时的速度大小与粒子在O点的速度大小相等,均为v,方向与-x轴方向成45°角,则有?
vcos45°=v0?(2分)?解得v=
v0?
(2)在P到Q过程中,由动能定理得
qEl=
mv2-
m
?解得E=
?
(3)设粒子在电场中运动的时间为t1,则l=
a
=
?
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,由几何关系得
=3l-v0t1?
r=
?
粒子在磁场中的运动时间为? t2=
×
?
由以上各式联立求得粒子在由P到O过程中的总时间为T=t1+t2=(2+
)
?
点评:带电粒子在电场中的运动,综合了静电场和力学的知识,分析方法和力学的分析方法基本相同.先分析受力情况再分析运动状态和运动过程,然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法有两种,第一种利用力和运动的观点,选用牛顿第二定律和运动学公式求解;第二种利用能量转化的观点,选用动能定理和功能关系求解.
本题难度:一般
4、计算题 (12分)如图所示,两带电平行板A、B间的电场为匀强电场,场强E=4.0×102V/m,两板相距d=0.16m,板长L=0.30m。一带电量q=1.0×10-16C、质量m=1.0×10-22㎏的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转,不计带电粒子所受重力,

求:(1)要使粒子能飞出电场,粒子飞入电场时的速度v0至少为多大;
(2)粒子飞出电场时速度偏转角的正切值
.
参考答案:(1)
?(2)
本题解析:偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理,应用运动的合成和分解的方法。
(1)由类平抛运动的规律可知:
粒子在水平方向做匀速直线运动:
(2分)?
粒子在竖直方向做匀加速运动:
(2分)?
且由牛顿第二运动定律知: qE=ma(2分)
联立以上各式可得:
?(1分)?
(2)经分析可知:
(2分),
?(2分)?
得:
(1分)
点评:中等难度。①此题是典型的带电粒子的偏转问题.解决此类问题要注意将运动分解:沿初速度方向为匀速直线运动,沿电场力方向为初速度为零的匀加速度直线运动.②注意恰好飞出的临界条件.
本题难度:一般
5、填空题 长为L的平行金属板,板间形成匀强电场,一个带电为+q、质量为m的带电粒子,以初速v0紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场,刚好从下板边缘射出,末速度恰与下板成30°,不计粒子重力,则匀强电场的场强大小E=__________,两板间的距离d=__________

参考答案:(4分)?
?
本题解析:根据平抛运动规律可得
、
、
,故可解得,匀强电场的场强大小
;两板间的距离
;
本题难度:一般