题目内容
（18分）如图所示，相距为R的两块平行金属板M、 N正对着放置，S1、S2分别为M、N板上的小孔，S1、S2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且S2O＝R.以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场．D为收集板，板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R，板两端点的连线垂直M、N板．质量为m、带电量为＋q的粒子经S1进入M、N间的电场后，通过S2进入磁场．粒子在S1处的速度以及粒子所受的重力均不计．
（1）M、N间的电压为U时，求粒子进入磁场时速度的大小v；
（2）若粒子恰好打在收集板D的中点上，求M、N间的电压值U0；
（3）当M、N间的电压不同时，粒子从S1到打在D上经历的时间t会不同，求
t的最小值．
（1）
（2）
（3）
解析试题分析： (1)粒子从S1到达S2的过程中，根据动能定理得
qU＝
mv2 ① 2分
解得粒子进入磁场时速度的大小
1分
（2）粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有
② 2分
由①②得，加速电压U与轨迹半径r的关系为
1分
当粒子打在收集板D的中点时，粒子在磁场中运动的半径
1分
对应电压 1分
(3)M、N间的电压越大，粒子进入磁场时的速度越大，粒子在极板间经历的时间越短，同时在磁场中运动轨迹的半径越大，在磁场中运动的时间也会越短，出磁场后匀速运动的时间也越短，所以当粒子打在收集板D的右端时，对应时间t最短。
根据几何关系可以求得，对应粒子在磁场中运动的半径r＝
R 2分
由②得粒子进入磁场时速度的大小
1分
粒子在电场中经历的时间
2分
粒子在磁场中经历的时间
2分
粒子出磁场后做匀速直线运动经历的时间
2分
粒子从S1到打在收集板D上经历的最短时间为t＝t1＋t2＋t3＝ 1分
考点：本题考查了带电粒子在电场中的加速和在磁场中的偏转
、
，磁场方向垂直纸面向里；离子重力不计．
的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场，场强大小为
，其中q与m分别为α粒子的电量和质量；在
的区域内分布有垂直于xoy平面向里的匀强磁场．ab为一块很大的平面感光板，放置于
处，如图所示．观察发现此时恰无粒子打到ab板上．（不考虑α粒子的重力）
沿x轴正向进入电场，从y轴上Q点离开电场时速度方向与y轴负向夹角
，Q点坐标为（0，-d），在y轴右侧有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场区域（图中未画出），磁场磁感应强度大小
，粒子能从坐标原点O沿x轴负向再进入电场．不计粒子重力，求：
=45°。求：
”形导轨PONQ，其质量为M=2.0kg，放在光滑绝缘的水平面上，处于匀强磁场中，另有一根质量为m=0.60kg的金属棒CD跨放在导轨上，CD与导轨的动摩擦因数是0.20，CD棒与ON边平行，左边靠着光滑的固定立柱a、b，匀强磁场以ab为界，左侧的磁场方向竖直向上（图中表示为垂直于纸面向外），右侧磁场方向水平向右，磁感应强度的大小都是0.80T，如图所示，已知导轨ON段长为0.50m，电阻是0.40Ω，金属棒CD的电阻是0.20Ω，其余电阻不计。导轨在水平拉力作用下由静止开始以0.20m/s2的加速度做匀加速直线运动，一直到CD中的电流达到4.0A时，导轨改做匀速直线运动.设导轨足够长，取g=10m/s2.求：
