1、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
2、计算题 (09·浙江·23)如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为q,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ,若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则
(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少?
(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?
参考答案::(1)
(2)时间为
,停在
处或距离B板为
本题解析::本题考查电场中的动力学问题
(1)加电压后,B极板电势高于A板,小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为

小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为

故小物块运动的加速度为

设小物块与A板相碰时的速度为v1,由

解得?
(2)小物块与A板相碰后以v1大小相等的速度反弹,因为电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变,小物块所受的合外力大小 为

加速度大小为?
设小物块碰后到停止的时间为 t,注意到末速度为零,有

解得?

设小物块碰后停止时距离为
,注意到末速度为零,有

则?
或距离B板为?
本题难度:一般
3、选择题 如图,带电量为q的负电荷,以初动能Ek从两平行板的正中央沿垂直于电场线方向进入平行板间的匀强电场,恰沿B板边缘飞出电场,且飞出时其动能变为2Ek,则A、B两板间的电势差为(?)

A、Ek/q,A板电势高? B、Ek/q,B板电势高
C、2Ek/q,A板电势高? D、2Ek/q,B板电势高
参考答案:D
本题解析:负电荷所受电场力方向向下,所以场强方向向上,B板电势高,由电场力做功
,故选D
点评:本题难度较小,处理此类问题中,电场力做功只与竖直方向位移有关,在利用W=qU计算时,应注意W和U的下角标
本题难度:简单
4、计算题 如图所示,在xoy平面y>O的区域内有沿y轴负方向的匀强电场,在y<O的区域内有垂直于xoy平面向里的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q的带电粒子从坐标为(2l,l)的P点以初速度v0沿x轴负方向开始运动,恰能从坐标原点O进入磁场..不计带电粒子重力.

(1)求匀强电场场强的大小
(2)若带电粒子每隔相同的时间以相同的速度通过O点,则磁感应强度大小B1为多少?
(3)若带电粒子离开P点后只能通过O点两次,则磁感应强度大小B2为多少?
参考答案:(1)
(2)
(3)
(n=0,1,2,3….)
本题解析:(1)带电粒子在电场中做类平
本题难度:困难
5、计算题 如图所示,一个质量为m,带电量为q的正离子,从D点以某一初速度v0垂直进入匀强磁场。磁场方向垂直纸面向内,磁感应强度为B。离子的初速度方向在纸面内,与直线AB的夹角为60°。结果粒子正好穿过AB的垂线上离A点距离为L的小孔C,垂直AC的方向进入AC右边的匀强电场中。电场的方向与AC平行。离子最后打在AB直线上的B点。B到A的距离为2L。不计离子重力,离子运动轨迹始终在纸面内,求:

(1)粒子从D点入射的速度v0的大小;
(2)匀强电场的电场强度E的大小。
参考答案:(1)
;(2)
。
本题解析:(1)离子在磁场中做圆周运动,轨迹如图所示。

由几何关系可知,离子圆周运动半径r满足:
①
离子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力
由牛顿第二定律:
②
由①②解得入射速度
③
(2)离子进入电场后做类平抛运动,轨迹如图所示。
水平方向
④
竖直方向
⑤
由③④⑤解得匀强电场的电场强度
⑥
考点:带电粒子在复合场中的运动
本题难度:一般