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1、简答题 如图所示,建立xOy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,两板间电压大小为U;第一、四象限有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右发射一个质量为m、电量为+q、重力不计的带电粒子,带电粒子恰好经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、U、B为已知量。(不考虑极边缘的影响)。求
(1)粒子从粒子源射出时的速度大小。
(2)带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期。
参考答案:

(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,刚好从极板边缘射出,偏移的距离为
,?
则有
?①?
由牛顿第二定律得
?②?
由运动学规律得
?③?
即:
?④?
联立以上四式,初速大小为
?⑤?
(2)带电粒子离开电场时
沿x轴的分速度
沿y轴的分速度大小为
?⑥?
带电粒子离开电场时的速度大小为
?⑦?(
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R、周期为T则有
?⑧
?⑨?
联立⑤⑥⑦⑧式解得
?

本题解析:同答案
本题难度:一般
2、计算题 (20分)如图所示,磁感应强度大小为B=0.15T,方向垂直纸面向里的匀强磁场分布在半径R=0.20m的圆形区域内,圆的左端跟y轴相切于直角坐标系原点O,右端与边界MN相切于x轴上的A点.MN右侧有平行于x轴负方向的匀强电场.置于坐标原点O的粒子源,可沿x轴正方向射出速度
的带正电的粒子流,比荷为
.不计粒子重力.右侧电场强度大小为
现以过O点并垂直于纸面的直线为轴,将圆形磁场区域按逆时针方向缓慢旋转90
.

求:
(1)粒子在磁场中运动的半径;
(2)在旋转磁场过程中,粒子经过磁场后,途经MN进入电场,求粒子经过MN时离A点?最远的位置B到A点的距离L1;
(3)通过B点的粒子进人电场后,再次经过MN时距B点的距离L 2为多大?
参考答案:
?
?
本题解析:⑴ 设粒子做圆周运动的半径为r,由洛伦兹力提供向心力得:
?

⑵ 由图知:sinα=
?得α=30°
设B到A的距离为L1,由几何关系知:
L1=(2R-rtanα)tan2α
得:L1=
⑶ 粒子经过B点时的速度与MN夹角为θ,则θ=90°-2α=30°
粒子经B点时速度的水平分量vx和竖直分量vy分别为:
vx=vsinθ=1.5×104m/s
vy=vcosθ=
进入电场后,粒子水平方向先向右做匀减速运动后反向匀加速,竖直方向为匀速直线运动,设再次经过MN时的位置为D,经历的时间为t,
水平方向:

竖直方向:L2=vyt
解得:L2=
本题难度:一般
3、简答题 如图所示,水平放置的两平行金属板,它们之间的区域足够大,两板间有一个方向竖直向下的匀强电场,电场强度为E。现一带正电的粒子以速度v0沿垂直于场强方向由P点射入两板间的电场中,当粒子在电场中运动一段时间后它的速度大小达到2v0,这时将电场撤去,同时在两板间加一垂直于纸面方向的匀强磁场,过一段时间后又将磁场撤去,使该粒子恰好能通过P点沿着v0的反方向射出两板间的区域,不计粒子所受的重力作用。

求:所加磁场的磁感强度的方向和大小
参考答案:磁场方向垂直于纸面向里?;
本题解析:
磁场方向垂直于纸面向里
设粒子在Q点的速度为2
则有θ=60°

所以2
的反向延长线与
的的正向延长线的夹角也为60°。过Q点做与直线AQ,
的正向延长线均相切的圆,两切点分别为Q、
。设圆的圆心为O,则直线O
,OQ均为半径,作直线OA,则OA为∠QA
的平分线,作过Q点AA1的垂线Q
。则Q
为粒子做平抛运动过程中的竖直位移,设平抛运动的时间为t,粒子的质量为m,带电量为q。

本题难度:一般
4、计算题 (12分)如图所示,相距为d、板间电压为U的平行金属板M、N间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场;在pOy区域内有垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场;pOx有平行于x轴向右、电场强度为E的匀强磁场,一正离子沿平行于金属板、垂直磁场射人两板间并做匀速直线运动,从H(0,a)点垂直y轴进入第I象限,第一次经Op上某点时的速度方向指向y轴负方向进入pOx电场区,最后经过x轴离开第I象限,求:

(1)离子在金属板M、N间的运动速度;
(2)离子的荷质比
;
(3)离子经过x轴的位置距离原点O多远.
参考答案:(1)
(2)
(3)
本题解析:(1)设带电粒子的质量为m、电量为q,在平行金属板间的运动
速度为v,平行金属板间的场强为E0。
依题意,有:
……①
又匀强电场,有:
……②
联立①②解得:
……③(3分)
(2)带电粒子进入pOy区域,做匀速圆周运动,设轨道半径为r,有:
……④
依题意带电粒子进入第Ⅰ象限转过
圈后从Op上离开磁场,如图,由几何关系:
……⑤
联立③④⑤得:
……⑥(4分)
(3)
离子从C距x轴的距离
……⑦?F=qE……⑧?
=vt……⑨
X=
……⑩?
联立③⑦⑧⑨⑩得:
(4分)
经过x轴的位置距离原点O距离为:
(1分)
点评:难度较大,对于带电粒子在交替复合场中的运动,首先判断受力情况,画出大致的运动轨迹,根据电场力和洛伦兹力的方向和作用判断
本题难度:一般
5、选择题 如图所示,质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落,进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面,磁感应强度为B,电场强度为E.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动,则圆周运动的半径r为

A.
B.
C.
D.
参考答案:AC
本题解析:带电液滴做自由落体运动,由
,
得液滴进入电磁场时的速度:
带电液滴在电磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:
,故得
洛伦兹力提供向心力,则:
…②解得:
;AC正确,BD错误
故选AC
点评:知道带点液滴在电磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,重力与电场力的合力为零是正确解题的关键.
本题难度:一般