1、计算题 如图所示,在互相垂直的水平方向的匀强电场(E已知)和匀强磁场(B已知)中。有一固定的竖直绝缘杆,杆上套一个质量为m,电荷量为-q的小球,它们之间的动摩擦因数为μ,现由静止释放小球,试分析小球运动的加速度和速度的变化情况,并求出最大速度(mg>μqE)。

参考答案:解:当小球刚开始下落时,加速度最大,设为amax(如图)

这时竖直方向有mg-Ff=mamax ①
在水平方向上有qE-FN=0 ②
又Ff=μFN ③
由①②③可得:
当下落有一定速度后

FN=F电+F洛=qE+qvB ④
mg-μFN=ma ⑤
由④⑤可得:
⑥
由⑥式可得:随v增大,a减小,当a=0时v最大
故
本题解析:
本题难度:困难
2、选择题 如图所示,匀强电场E的方向竖直向下,匀强磁场B的方向垂直纸面向里,让三个带有等量同种电荷的油滴M、N、P进入该区域中,M进入后能向左做匀速运动,N进入后能在竖直平面内做匀速圆周运动,P进入后能向右做匀速运动,不计空气阻力,则三个油滴的质量关系是(? )

A.mM>mN>mP
B.mP>mN>mM
C.mN<mM=mP
D.mN>mM=mP
参考答案:A
本题解析:若都带正电荷,则M向左做匀速直线运动,所以受力平衡,受到竖直向下的重力,竖直向下的洛伦兹力,和竖直向下的电场力,故不可能达到平衡,所以都带负电,所以M受到竖直向下的重力,竖直向上的电场力和洛伦兹力,即
,N做匀速圆周运动,所以电场力和重力抵消,故
,N向右做匀速直线运动,所以受到竖直向下的重力,竖直向下的洛伦兹力,竖直向上的电场力,即
,联立上述三式可得
,A正确,
点评:题关键分别对a、b、c三个液滴进行受力分析,然后得到液滴的电性,电场力和洛伦兹利的方向,最后根据共点力平衡条件得到液滴的重力的大小.
本题难度:一般
3、计算题 (18分)如图,在第二象限的圆形区域I存在匀强磁场,区域半径为R,磁感应强度为B,且垂直于Oxy平面向里;在第一象限的区域II和区域III内分别存在匀强磁场,磁场宽度相等,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。质量为m、带电荷量q(q>0)的粒子a于某时刻从圆形区域I最高点Q(Q和圆心A连线与y轴平行)进入区域I,其速度v=
?。已知a在离开圆形区域I后,从某点P进入区域II。该粒子a离开区域II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从P点进入区域II,其速度沿x轴正向,大小是粒子a的
。不计重力和两粒子之间的相互作用力。求:
(1)区域II的宽度;
(2)当a离开区域III时,a、b两粒子的y坐标之差.

参考答案:(1)
?(2)
本题解析:(1)如图所示,a粒子进入区域I后,由
故a粒子在区域I做圆周运动的半径
?…………(1分)
其轨迹圆心为
,
且
由几何知识得:
a粒子从某点D出射时,速度v沿x轴正方向. …………(2分)
a粒子从P点沿x轴正方向进入区域II后,由
得
?,可找到圆心
?…………(1分)
作
轴,由图知:
?,即磁场区域宽度
?…………(2分)
(2)①对a粒子的运动进行分析:
进入区域Ⅲ后,由
,得
……..(1分)
连接O1E并延长,取EO2=r2,则O2为a粒子在区域Ⅲ中的轨迹圆心延长HE交Ⅲ右边界于F,连接O2F
由已知条件易证
,故F点是a粒子在区域Ⅲ中的出射点
且轨迹所对应的圆心角为60o
故a粒子在区域Ⅲ中运动的时间
…..(1分)
由图根据几何关系知:
…..(1分)
②对b粒子的运动进行分析:
b粒子进入区域Ⅱ后,由
,得:
且其轨迹圆心O3位于y轴上
P点进入区域II,运动时间为
?,故其轨迹所对应的圆心角为
…(1分)
由图根据几何知识:
?…………(1分)
综上分析可知:
当a离开区域III时,a、b两粒子的y坐标之差为
即坐标差为
? …………(2分)

本题难度:一般
4、选择题 如图所示,在第二象限内有水平向右的匀强电场,电场强度为E,在第一、第四象限内分别存在如图所示的匀强磁场,磁感应强度大小相等。有一个带电粒子以初速度v0垂直x轴,从x轴上的P点进入匀强电场,恰好与y轴成45°角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入下面的磁场。已知OP之间的距离为d,则带电粒子

[? ]
A.在电场中运动的时间为
B.在磁场中做圆周运动的半径为
C.自进入磁场至第二次经过x轴所用时间为
D.自进入电场至在磁场中第二次经过x轴的时间为
参考答案:D
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 放射源发出的α粒子(氦原子核)经电压为U的加速电场加速后进入正交的匀强电场E和匀强磁场B中,电场方向向下,磁场方向向内,如图所示,发现离子向下偏转,要使离子沿直线通过磁场,可以( )
A.增大电场强度E
B.增大磁感应强度B
C.增大加速电压U
D.减小加速电压U