题目内容
如图所示，磁感应强度为B的条形匀强磁场区域的宽度都是d1，相邻磁场区域的间距均为d2，x轴的正上方有一电场强度大小为E，方向与x轴和B均垂直的匀强电场区域，将质量为m、带正电量为q的粒子（重力忽略不计）从y轴上坐标为h处由静止释放．求：
（1）粒子在磁场区域做匀速圆周运动的轨道半径．
（2）若粒子经磁场区域I、II后回到x轴，则粒子从开始释放经磁场后第一次回到x轴需要的时间和位置坐标．
（3）若粒子从y轴上坐标为H处以初速度v0沿x轴正方向水平射出，此后运动中最远能到达第k个磁场区域的下边缘，并再次返回到x轴，求d1、d2的值．
（1）粒子在磁场区域做匀速圆周运动的轨道半径．
（2）若粒子经磁场区域I、II后回到x轴，则粒子从开始释放经磁场后第一次回到x轴需要的时间和位置坐标．
（3）若粒子从y轴上坐标为H处以初速度v0沿x轴正方向水平射出，此后运动中最远能到达第k个磁场区域的下边缘，并再次返回到x轴，求d1、d2的值．
分析：（1）、首先利用电场的加速求出粒子进入磁场时的速度，再利用带电粒子在磁场中的偏转规律，可求出在磁场中的轨道半径．
（2）、处理该题，首先要分析清楚粒子的运动过程：粒子是先加速，然后进入磁场区域Ⅰ，在磁场区域内做圆周运动，然后进入无磁场区域做匀速直线运动，再进入磁场区域Ⅱ继续做圆周运动，再由磁场区域Ⅱ依次通过无磁场区域和磁场区域Ⅰ到达x轴．分段进行计算．
（3）、粒子在电场中做类平抛运动，利用相关知识可以求出进入磁场时的速度．进入磁场做匀速圆周运动，结合运动半径公式来分析d1、d2的取值范围．
（2）、处理该题，首先要分析清楚粒子的运动过程：粒子是先加速，然后进入磁场区域Ⅰ，在磁场区域内做圆周运动，然后进入无磁场区域做匀速直线运动，再进入磁场区域Ⅱ继续做圆周运动，再由磁场区域Ⅱ依次通过无磁场区域和磁场区域Ⅰ到达x轴．分段进行计算．
（3）、粒子在电场中做类平抛运动，利用相关知识可以求出进入磁场时的速度．进入磁场做匀速圆周运动，结合运动半径公式来分析d1、d2的取值范围．
解答：解：
（1）、设粒子进入磁场时的速度为v，粒子在电场中做加速运动，由功能关系有：
qEh=
mv2…①
粒子在磁场中做圆周运动，有：
R=
…②
①②两式联立得：
R=
（2）、设粒子在电场中的加速时间为t1，则有：
h=
，得t1=
设粒子在磁场中的运动时间为t2，则t2=
T，T=
，则可得：
t2=
设粒子在无磁场区域的运动时间为t3，则t3=
，
又因cosα=
将v、R代入t3=
，得：
t3=
则运动的时间为：
t=t1+t2+t3=
+
+
设粒子回到x轴的坐标为x，则有：
x=2R+2d2tanα
解得：x=2
+
．
（3）粒子在电场中类平抛，进入磁场时速度v2，则有：
v2=
，且有vy=
v2与水平方向的夹角有：cosβ=
粒子在磁场中偏转半径为：R=
因粒子最远到达第k个磁场区域的下边缘，有：
kd1=R（1-cosβ）
解得：d1=
．
粒子在无磁场区域做匀速直线运动，故d2可以取任意值．
答：（1）粒子在磁场区域做匀速圆周运动的轨道半径为
．
（2）粒子从开始释放经磁场后第一次回到x轴需要的时间为
+
+
，位置坐标为2
+
．
（3）若粒子从y轴上坐标为H处以初速度v0沿x轴正方向水平射出，此后运动中最远能到达第k个磁场区域的下边缘，并再次返回到x轴，d1的值为
，d2可以取任意值．
（1）、设粒子进入磁场时的速度为v，粒子在电场中做加速运动，由功能关系有：
qEh=
| 1 |
| 2 |
粒子在磁场中做圆周运动，有：
R=
| mv |
| qB |
①②两式联立得：
R=
|
（2）、设粒子在电场中的加速时间为t1，则有：
h=
| 1 |
| 2 |
| Eq |
| m |
| t | 2 1 |
|
设粒子在磁场中的运动时间为t2，则t2=
| 1 |
| 2 |
| 2πm |
| qB |
t2=
| πm |
| qB |
设粒子在无磁场区域的运动时间为t3，则t3=
| 2d2 |
| vcosα |
又因cosα=
| ||||
| R |
将v、R代入t3=
| 2d2 |
| vcosα |
t3=
| 2md2 | ||||
|
则运动的时间为：
t=t1+t2+t3=
|
| πm |
| qB |
| 2md2 | ||||
|
设粒子回到x轴的坐标为x，则有：
x=2R+2d2tanα
解得：x=2
|
| 2d1d2 | ||||||
|
（3）粒子在电场中类平抛，进入磁场时速度v2，则有：
v2=
|
|
v2与水平方向的夹角有：cosβ=
| v0 |
| v2 |
粒子在磁场中偏转半径为：R=
| mv2 |
| qB |
因粒子最远到达第k个磁场区域的下边缘，有：
kd1=R（1-cosβ）
解得：d1=
m(
| ||||||
| kqB |
粒子在无磁场区域做匀速直线运动，故d2可以取任意值．
答：（1）粒子在磁场区域做匀速圆周运动的轨道半径为
|
（2）粒子从开始释放经磁场后第一次回到x轴需要的时间为
|
| πm |
| qB |
| 2md2 | ||||
|
|
| 2d1d2 | ||||||
|
（3）若粒子从y轴上坐标为H处以初速度v0沿x轴正方向水平射出，此后运动中最远能到达第k个磁场区域的下边缘，并再次返回到x轴，d1的值为
m(
| ||||||
| kqB |
点评：该题是一道综合性较强的题，主要是考察了带电粒子在电场中的加速、偏转和在磁场的匀速圆周运动．解决此类问题常用的方法是对过程进行分段，对各个段内的运动情况进行具体分析，利用相关的知识进行解答．这要求我们要对带电粒子在电场和磁场中的运动规律要了如指掌，尤其是带电粒子在磁场中的偏转，确定轨迹的圆心是解决此类问题的关键．
练习册系列答案
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A、是N型半导体，n=
| ||
B、是P型半导体，n=
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C、是N型半导体，n=
| ||
D、是P型半导体，n=
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