题目内容

如图所示，在以坐标原点O为圆心，半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于xOy平面向里．一带正电的粒子（不计重力）从O点沿y轴正方向以某一速度射人，带电粒子恰好做匀速直线运动，经t0时间从P点射出．
（1）电场强度的大小和方向．
（2）若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射人，经
t0
2
时间恰从半圆形区域的边界射出，求粒子运动加速度大小
（3）若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入但速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时间．
（1）设带电粒子的质量为m，电荷量为q，初速度为v，电场强度为E．可判断出粒子受到的洛伦磁力沿x轴负方向，于是可知电场强度沿x轴正方向
且有qE=qvB①
又R=vt0②
则E=
BR
t0
?③
（2）仅有电场时，带电粒子在匀强电场中作类平抛运动
在y方向位移y=v
t0
2
④
由②④式得y=
R
2
⑤
设在水平方向位移为x，因射出位置在半圆形区域边界上，于是
x=
3
2
R
又有x=
1
2
a(
t0
2
)2⑥
得a=
4
3
R
t20
⑦
（3）仅有磁场时，入射速度v′=4v，带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，
设轨道半径为r，由牛顿第二定律有
qv′B=m
v′2
r
⑧
又qE=ma⑨
由③⑦⑧⑨式得r=
3
3
R⑩
由几何关系sinα=
R
2r
（11）
即sinα=
3
2

所以 α=
π
3
（12）
带电粒子在磁场中运动周期
T=
2πm
qB

则带电粒子在磁场中运动时间
tB=
2α
2π
T
所以tB=
3
π
18
t0（13）
练习册系列答案
相关题目
如图所示，坐标系xOy位于竖直平面内，在该区域内有场强E=12N/C、方向沿x轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T、沿水平方向且垂直于xOy平面指向纸里的匀强磁场．一个质量m=4×10-5kg，电量q=2.5×10-5C带正电的微粒，在xOy平面内做匀速直线运动，运动到原点O时，撤去磁场，经一段时间后，带电微粒运动到了x轴上的P点．取g=10m/s2，求：
（1）微粒运动到原点O时速度的大小和方向；
（2）P点到原点O的距离．
由于科学研究的需要，常常将质子（
11
H）和α粒子（
42
He）等带电粒子贮存在圆环状空腔中，圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B．如果质子和α粒子在空腔中做圆周运动的轨迹相同（如图中虚线所示），磁场也相同，比较质子和α粒子在圆环状空腔中运动的动能EkH和Ekα及周期TH和Tα的大小，有（　　）
A．EkH≠Ekα，TH≠TαB．EkH=Ekα，TH=Tα
C．EkH≠Ekα，TH=TαD．EkH=Ekα，TH≠Tα
从阴极射线管发射出一束电子，在磁场的作用下发生偏转．下列各图对磁场与电子偏转情况所作的描述正确的是（　　）
A．B．C．D．
如图，某一初速度为v0的带电粒子进入一垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场，粒子垂直进入磁场时的速度与水平方向成θ=45°角，接着垂直进入一水平宽度为L、方向竖直向上的匀强电场（E大小未知），粒子穿出电场时速度大小变为原来的
2
倍．已知带电粒子的质量为m、电荷量为q，重力不计．
（1）分析判断粒子的电性；
（2）求磁场的水平宽度d；
（3）求该匀强电场的电场强度E的大小．
如图所示，再第二象限和第四象限的正方形区域内分别存在着面积相同的匀强磁场，磁感应强度均为B，方向相反，且都垂直与xoy平面；在第一象限内存在着平行与xoy平，沿x轴方向的匀强磁场（图中没有画出）；一电子由P（-d，d）点，沿x轴正方向射入磁场区域Ⅰ．（电子质量为m，电荷量为e，sin53°=0.8）
（1）若电子离开磁场区域Ⅰ后直接进入第三象限，求入射速度的范围；
（2）若电子从（0，
d
2
）位置射出磁场Ⅰ，接着通过第一象限后直接垂直与x轴方向进入磁场Ⅱ，求场强度E的大小及方向；
（3）求第（2）问中电子离开磁场Ⅱ时的位置坐标．
如图所示，PQ、MN两极板间存在匀强电场，两极板间电势差为U、间距为d，MN极板右侧虚线区域内有垂直纸面向内的匀强磁场．现有一初速度为零、带电量为q、质量为m的离子从PQ极板出发，经电场加速后，从MN上的小孔A垂直进入磁场区域，并从C点垂直于虚线边界射出．求：
（1）离子从小孔A射出时速度v0；
（2）离子带正电还是负电？C点离MN板的距离？
电视机的显象管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．在电子枪中产生的电子经过加速电场加速后射出，从P点进入并通过圆形区域后，打到荧光屏上，如图所示．如果圆形区域中不加磁场，电子一直打到荧光屏上的中心O点的动能为E；在圆形区域内加垂直于圆面、磁感应强度为B的匀强磁场后，电子将打到荧光屏的上端N点．已知ON=h，PO=L．电子的电荷量为e，质量为m．求：
（1）电子打到荧光屏上的N点时的动能是多少？说明理由．
（2）电子在磁场中做圆周运动的半径R是多少？
（3）试推导圆形区域的半径r与R及h、L的关系式．（已知tan2θ=
2tanθ
1-2tan2θ
）
关于回旋加速器，下述说法中不正确是（　　）
A．电场的作用是使带电粒子加速，动能增大
B．电场和磁场交替使带电粒子加速
C．磁场的作用是使带电粒子在磁场中回旋，获得多次被加速的机会
D．D形盒的半径越大，射出的带电粒子获得的能量越多

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