如图所示，垂直纸面的两平行金属板M、N之间加有电压，M板上O1处有一粒子源，可不断产生初速度为零的带正电粒子，粒子电荷量为q，质量为m，N板右侧是一半径为R的接

题型：不详难度：来源：

如图所示，垂直纸面的两平行金属板M、N之间加有电压，M板上O₁处有一粒子源，可不断产生初速度为零的带正电粒子，粒子电荷量为q，质量为m，N板右侧是一半径为R的接地金属圆筒，圆筒垂直于纸面且可绕中心轴逆时针转动。O₂为N板上正对O₁的小孔，O₃、O₄为圆筒某一直径两端的小孔，开始时O₁、O₂、O₃、O₄在同一水平线上。在圆简上方垂直纸面放置一荧光屏，荧光屏与直线O₁O₂平行，圆筒转轴到荧光屏的距离OP=3R。不计粒子重力及粒子间相互作用。

（1）若圆筒静止且圆筒内不加磁场，粒子通过圆筒的时间为t，求金属板MN上所加电压U
（2）若圆筒内加垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆筒绕中心轴以某一角速度逆时针方向匀速转动，调节MN间的电压使粒子持续不断地以不同速度从小孔O₂射出电场，经足够长的时间，有的粒子打到圆筒上被吸收，有的通过圆筒打到荧光屏上产生亮斑。如果在荧光屏PQ范围内的任意位置均会出现亮斑，

。求粒子到达荧光屏时的速度大小

的范围
（3）在第（2）问情境中，若要使进入圆筒的粒子均能从圆筒射出来，求圆筒转动的角速度

答案

（1）

（2）

（3）

解析

试题分析：（1）粒子经电场加速，由动能定理得：

① 2分
进入圆筒中的粒子有

② 2分
由①②得

③ 1分
（2）荧光屏PQ范围内的任意位置均会出现亮斑，说明PQ范围内均有粒子到达，最小速度

的粒子到达P点，最大速度

的粒子达到Q点，从O2射出的粒子的速度应含有

到

范围内的任意值。
在圆筒中，由牛顿第二定律得：

④ 2分
打到荧光屏上P点的粒子应满足

⑤ 1分
由④⑤得，到达P点的粒子速度

⑥ 1分
如图由几何关系可知，到达Q点的粒子穿过圆筒的偏转角

⑦ 1分

到达Q点的粒子应满足

⑧ 1分
到达Q点的粒子速度

⑨ 1分
到过荧光屏粒子速度大小的范围

⑩ 1分
（3）设粒子穿过筒的偏转角为

，则粒子穿过圆筒的时间

⑾ 1分
又

⑿ 1分
粒子穿出圆筒应满足

（k取1，2，3．．．．．．） ⒀ 1分

（k取1，2，3．．．．．．）⒁ 1分
粒子速度不同，

不同，要使不同的速度粒子穿过以某一角速度匀转过的圆筒应满足

1分
即：

⒂ 2分

举一反三

如图所示，位于竖直平面内的坐标系

，在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0．5T，还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E=2N/C。在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为E的匀强电场，并在

的区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场。一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度，恰好能沿PO作匀速直线运动（PO与x轴负方向的夹角为

=45°），并从原点O进入第一象限。已知重力加速度g=10m/s²，问：

（1）油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷；
（2）油滴在P点得到的初速度大小：
（3）油滴在第一象限运动的时间。

题型：不详难度：| 查看答案

如图所示，abcd构成一个边长为L的正方形区域，在ac连线的右下方存在场强大小为E、方向垂直于ad向上的匀强电场，在∆abc区域内(含边界)存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在∆abc区域外、ac连线的左上方存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，两磁场区域的磁感应强度大小相等.现有两个可视为质点、质量均为m、电荷量均为q的带正电粒子同时从a点射出，粒子甲的初速度方向由a指向d，粒子乙的初速度方向由a指向c，当乙经b到达c点时，刚好与只在电场中运动的甲相遇.若空间为真空，不计粒子重力和粒子间的相互作用力，忽略粒子运动对电、磁场产生的影响。求：

（1）甲的速率v_甲和甲从a到c经历的时间t。
（2）乙的速率v_乙和磁感应强度大小B满足的条件。

题型：不详难度：| 查看答案

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。

题型：不详难度：| 查看答案

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。

题型：不详难度：| 查看答案

（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。

题型：不详难度：| 查看答案