题目内容
如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值．静止的带电粒子带电量为+q，质量为m（不计重力），从点P经电场加速后，从小孔 Q进入N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，CD为磁场边界上的一绝缘板，它与N板的夹角为a=45°，孔Q到板的下端C的距离为L．当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上．求：（1）两板间电压的最大值Um；
（2）CD板上可能被粒子打中的区域的长度x；
（3）粒子在磁场中运动的最长时间tm．
【答案】分析：（1）粒子恰好垂直打在CD板上，根据粒子的运动的轨迹，可以求得粒子运动的半径，由半径公式可以求得电压的大小；
（2）当粒子的运动的轨迹恰好与CD板相切时，这是粒子能达到的最下边的边缘，在由几何关系可以求得被粒子打中的区域的长度．
（3）打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半周期，根据周期公式即可求解．
解答：
解：（1）M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，
所以圆心在C点，CH=QC=L，故半径R1=L
又因qvB=m
qUm=
所以Um=
（2）设轨迹与CD板相切于K点，半径为R2，在△AKC中：
sin45°=
所以R2=（
）L
即KC长等于R2=（
）L
所以CD板上可能被粒子打中的区域即为HK的长度，
x=HK=R1-R2=（
）L
（3）打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半周期：
T=
所以
答：（1）两板间电压的最大值Um为
；
（2）CD板上可能被粒子打中的区域的长度x为（
）L；
（3）粒子在磁场中运动的最长时间tm为
．
点评：本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，要掌握住半径公式、周期公式，画出粒子的运动轨迹后，几何关系就比较明显了．
（2）当粒子的运动的轨迹恰好与CD板相切时，这是粒子能达到的最下边的边缘，在由几何关系可以求得被粒子打中的区域的长度．
（3）打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半周期，根据周期公式即可求解．
解答：
解：（1）M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，所以圆心在C点，CH=QC=L，故半径R1=L
又因qvB=m
qUm=
所以Um=
（2）设轨迹与CD板相切于K点，半径为R2，在△AKC中：
sin45°=
所以R2=（
）L即KC长等于R2=（
）L所以CD板上可能被粒子打中的区域即为HK的长度，
x=HK=R1-R2=（
）L（3）打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半周期：
T=
所以
答：（1）两板间电压的最大值Um为
；（2）CD板上可能被粒子打中的区域的长度x为（
）L；（3）粒子在磁场中运动的最长时间tm为
．点评：本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，要掌握住半径公式、周期公式，画出粒子的运动轨迹后，几何关系就比较明显了．
练习册系列答案
相关题目
（2005?江苏）如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，S1、S2为板上正对的小孔，N板右侧有两个宽度均为d的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于纸面向外和向里，磁场区域右侧有一个荧光屏，取屏上与S1、S2共线的O点为原点，向上为正方向建立x轴．M板左侧电子枪发射出的热电子经小孔S1进入两板间，电子的质量为m，电荷量为e，初速度可以忽略．
如图所示，M、N为两块水平放置的平行金属板，距平行板右端L处有竖直屏，平行板长、板间距均为2L，板间电压恒定．一带电粒子（重力不计）以平行于板的初速度v0沿两板中线进入电场，粒子在屏上的落点距O点距离为L，当分布均匀的大量上述粒子均以平行于板的初速度v0从MN板左端各位置进入电场（忽略粒子间的相互作用），则（ ）
（2009?湛江二模）如图所示，M、N为两对圆弧塑料导轨，分别粘接在U形金属导轨上层的C、D、E、F点，三导轨平滑连接且宽均为L=1m，导轨下层距离水平地面高为H=0.2m，在其上方放置一单向导电、质量为m2=1kg的金属杆2（已知金属杆2在P端电势高于Q端电势时有电流通过，反之无电流通过），整个装置放在竖直向上的 匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B=0.1T．已知质量为m1=0.5kg的金属杆1在M轨道上从高为h=0.8m处由静止释放沿导轨M滑下，经U形金属导轨上层水平部分后滑上塑料导轨N，金属杆1与U形金属导轨上层水平部分接触良好，多次反复运动后使金属杆2脱离轨道着地，着地点到下层轨道右端水平距离为s=0.2m处，金属杆1和金属杆2导电时的电阻之和为R=2Ω（忽略一切摩擦和导轨的电阻），取g=10m/s2．求：
如图所示，M、N为两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，下列说法正确的是（ ）