1、计算题  如图，在区域I（0≤x≤d）和区域II（d≤x≤2d）内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，方向相反，且都垂直于Oxy平面。一质量为m、带电荷量q（q＞0）的粒子a于某时刻从y轴上的P点射入区域I，其速度方向沿x轴正向。已知a在离开区域I时，速度方向与x轴正方向的夹角为30°；此时，另一质量和电荷量均与a相同的粒子b也从p点沿x轴正向射入区域I，其速度大小是a的1/3。不计重力和两粒子之间的相互作用力。求
（1）粒子a射入区域I时速度的大小；
（2）当a离开区域II时，a、b两粒子的y坐标之差。

参考答案：解：（1）设粒子a在I内做匀速圆周运动的圆心为C（在y轴上），半径为Ra1，粒子速率为va，运动轨迹与两磁场区域边界的交点为P"，如图

由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得 ①　　
由几何关系得　②， ③，式中
由①②③式得 ④
（2）设粒子a在II内做圆周运动的圆心为Oa，半径为Ra1，射出点为Pa（图中未画出轨迹），。由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得 ⑤
由①⑤式得 ⑥　
C、P"和Oa三点共线，且由⑥式知Oa点必位于 ⑦的平面上。由对称性知，Pa点与P"点纵坐标相同，即 ⑧ 式中，h是C点的y坐标
设b在I中运动的轨道半径为Rb1，由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得 ⑨ 　
设a到达Pa点时，b位于Pb点，转过的角度为α。如果b没有飞出I，则
⑩，，式中，t是a在区域II中运动的时间，而
，
由⑤⑨⑩式得
由①③⑨式可见，b没有飞出。Pb点的y坐标为
由①③⑧⑨式及题给条件得，a、b两粒子的y坐标之差为

本题解析：

本题难度：困难

2、计算题  如图甲所示，、为水平放置的间距的两块足够大的平行金属板，两板间有场强为、方向由指向的匀强电场.一喷枪从、板的中央点向水平线各个方向均匀地喷出初速度大小均为的带电微粒.已知微粒的质量均为、电荷量均为，不计微粒间的相互作用、对板间电场和磁场的影响及空气阻力，取.求：

（1）微粒落在金属板上所围成的图形面积.
（2）要使微粒不落在金属板上，通过计算说明如何调节两板间的场强.
（3）在满足（2）的情况下，在两板间加垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，调节喷枪使微粒可以向纸面内沿各个方向喷出（如图乙），求板被微粒打中的区域长度和微粒在磁场中运动的最短时间.

参考答案：（1）5.7m2（2）电场应该调节为方向向下，大小为（3）0.1s

本题解析：（1）微粒在匀强电场做类平抛运动，油漆微粒的加速度:
  ①
根据运动学：  ②     运动的半径： ③
落在B板上所形成圆形面积：  ④ 
由①②③④式并代入数据得   ⑤
（2）要使微粒不落在金属板上，电场应反向，且有： ⑥
 ⑦
故电场应该调节为方向向下，大小为
（3）微粒做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力：
 ⑧     ⑨
竖直向下射出的微粒打在板的左端恰好与板相切，如图甲所示： ⑩
当粒子源和板右边击中点距离为直径时距离最远：如图乙所示：
故板被微粒打中的区域的长度都为
当粒子运动的圆弧轨迹最短时粒子运动的时间最短，故根据题意可知，当粒子恰好击中粒子源正下方的B板处时间最短， 如图丙所示：
微粒的运动周期：
根据距离和半径的关系可以知道对应的圆心角为60°，所以:


考点：带电粒子在匀强电场中的运动；带电粒子在匀强磁场中的运动；

本题难度：困难

3、计算题  如图，ABCD是边长为a的正方形。质量为m、电荷量为e的电子以大小为v0的初速度沿纸面垂直于BC变射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从BC边上的任意点入射，都只能从A点射出磁场。不计重力，求：
（1）次匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；
（2）此匀强磁场区域的最小面积。

参考答案：解：（1）设匀强磁场的磁感应强度的大小为B。令圆弧是自C点垂直于BC入射的电子在磁场中的运行轨道。电子所受到的磁场的作用力①
应指向圆弧的圆心，因而磁场的方向应垂直于纸面向外。圆弧的圆心在CB边或其延长线上。依题意，圆心在A、C连线的中垂线上，故B 点即为圆心，圆半径为a按照牛顿定律有?②
联立①②式得 ③
（2）由（1）中决定的磁感应强度的方向和大小，可知自C点垂直于BC入射电子在A点沿DA方向射出，且自BC边上其它点垂直于入射的电子的运动轨道只能在BAEC区域中。因而，圆弧是所求的最小磁场区域的一个边界。
为了决定该磁场区域的另一边界，我们来考察射中A点的电子的速度方向与BA的延长线交角为θ（不妨设）的情形。该电子的运动轨迹qpA如图所示

图中，圆的圆心为O，pq垂直于BC边，由③式知，圆弧的半径仍为a，在D为原点、DC为x轴，AD为y轴的坐标系中，P点的坐标为

这意味着，在范围内，p点形成以D为圆心、a为半径的四分之一圆周，它是电子做直线运动和圆周运动的分界线，构成所求磁场区域的另一边界
因此，所求的最小匀强磁场区域时分别以B和D为圆心、a为半径的两个四分之一圆周和所围成的，其面积为

本题解析：

本题难度：困难

4、选择题  如图所示，MN是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能够发光。MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一小孔，PQ与MN垂直。一群质量为m、带电荷量q的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场方向射入 磁场区域，且分布在与PQ夹角为θ的范围内，不计粒子间的相互作用。则以下说法正确的是

[? ]

参考答案：B

本题解析：

本题难度：一般

5、计算题  （13分）如图所示，圆形区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，一电荷量为q，质量为m的粒子沿平行于直径AC的方向射入磁场，射入点到直径AC的距离为磁场区域半径的一半，粒子从D点射出磁场时的速率为，不计粒子的重力.求

（1）粒子在磁场中加速度的大小；
（2）粒子在磁场中运动的时间；
（3）圆形区域中匀强磁场的半径.

参考答案：（1）（2）（3）

本题解析：（1）粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，则
? ………………………………………………2分
? ………………………………………………2分
（2）如图所示，由几何关系可得粒子在磁场中偏转60°，则
在磁场中运动的时间为? ………………………………………………2分
? ………………………………………………2分
（3）由几何关系可得四边形ODO′E是菱形，则圆形区域中匀强磁场的半径R与粒子运动的轨迹半径r相等.有：

?……………………………1分
? ……………………………2分
?…………………………………2分

本题难度：一般