如图a所示，两竖直线所夹区域内存在周期性变化的匀强电场与匀强磁场，变化情况如图b、c所示，电场强度方向以y轴负方向为正，磁感应强度方向以垂直纸面向外为正。t=0

题型：不详难度：来源：

如图a所示，两竖直线所夹区域内存在周期性变化的匀强电场与匀强磁场，变化情况如图b、c所示，电场强度方向以y轴负方向为正，磁感应强度方向以垂直纸面向外为正。t=0时刻，一质量为m、电量为q的带正电粒子从坐标原点O开始以速度v₀沿x轴正方向运动，粒子重力忽略不计，图b、c中

，

，B₀已知．要使带电粒子在0～4nt₀（n∈N）时间内一直在场区运动，求：

（1）在给定的坐标上画出带电粒子在0~4t₀时间内的轨迹示意图，并在图中标明粒子的运动性质；
（2）在t₀时刻粒子速度方向与x轴的夹角；
（3）右边界到O的最小距离；
（4）场区的最小宽度。

答案

（1）见解析；（2）与x轴成37⁰夹角；（3）

；（4）

解析

试题分析：（1）（5分）

评分说明：图正确1分，运动性质每个1分。
（2）粒子做类平抛运动

（1分）
又

（1分）

（1分）
则t₀时刻粒子速度方向与x轴的夹角为37〬（1分）
（3）如图所示：

粒子作类平抛运动的水平位移

（1分）
有几何关系可知

（1分）
根据牛顿第二定律

（1分）
其中

（1分）
右边界到O点的距离最小值为

（1分）
（4）每隔时间4t₀，粒子向左平移

（1分）
4nt₀时刻，粒子与O点在x方向相距

（1分）
根据牛顿第二定律

（1分）
则左侧场区边界离O点的距离为

（2分）
故在0~4nt₀时间内，场区的宽度至少为

（1分）

举一反三

如图所示的直角坐标系中，第Ⅰ、Ⅳ象限内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，在x＝－2L与y轴之间第Ⅱ、III象限内存在大小相等，方向相反的匀强电场，场强方向如图所示。在A(－2L，L)到C(－2L,0)的连线上连续分布着电荷量为＋q、质量为m的粒子。从t＝0时刻起，这些带电粒子依次以相同的速度v₀沿x轴正方向射出。从A点射出的粒子刚好沿如图所示的运动轨迹（轨迹与x轴的交点为OC的中点）从y轴上A′(0，－L)沿x轴正方向进入磁场。不计粒子的重力及它们间的相互作用，不考虑粒子间的碰撞。

(1)求电场强度E的大小；
(2)若匀强磁场的磁感应强度,求从A′点进入磁场的粒子返回到直线x＝－2L时的位置坐标；
(3)在AC间还有哪些位置的粒子，经过电场后也能沿x轴正方向进入磁场。

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（19分）如图所示装置中，区域Ⅰ和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场，电场强度分别为E和E/2;Ⅱ区域内有垂直向外的水平匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、带电量为q的带负电粒子（不计重力）从左边界O点正上方的M点以速度v₀水平射入电场，经水平分界线OP上的A点与OP成60°角射入Ⅱ区域的磁场，并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强电场中。求:

（1）粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径;
（2）O、M间的距离;
（3）粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间。

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汤姆孙测定电子比荷的实验装置如图甲所示。从阴极K发出的电子束经加速后，以相同速度沿水平中轴线射入极板D₁、D₂区域，射出后打在光屏上形成光点。在极板D₁、D₂区域内，若不加电场和磁场，电子将打在P₁点；若只加偏转电压U，电子将打在P₂点；若同时加上偏转电压U和一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），电子又将打在P₁点。已知极板长度为L，极板间距为d。忽略电子的重力及电子间的相互作用。