如图，直线MN上方有平行于纸面且与MN成45°的有界匀强电场，电场强度大小未知；MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B。今从MN上的O点

题型：山东省月考题难度：来源：

如图，直线MN上方有平行于纸面且与MN成45°的有界匀强电场，电场强度大小未知；MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B。今从MN上的O点向磁场中射入一个速度大小为v、方向与MN成45°角的带正电粒子，该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R。若该粒子从O点出发记为第一次经过直线MN，而第五次经过直线MN时恰好又通过O点。不计粒子的重力。求：
（1）画出粒子在磁场和电场中运动轨迹的草图；
（2）电场强度的大小；
（3）该粒子再次从O点进入磁场后，运动轨道的半径；
（4）该粒子从O点出发到再次回到O点所需的时间。

答案

解：（1）粒子的运动轨迹如图，先是一段半径为R的1/4圆弧到a点，接着恰好逆电场线匀减速运动到b点速度为零再返回a点速度仍为v，再在磁场中运动一段3/4圆弧到c点，之后垂直电场线进入电场作类平抛运动

（2）易知，

类平抛运动的垂直和平行电场方向的位移都为

①
所以类平抛运动时间为

②
又

③
再者

④
由①②③④可得

⑤
（3）由平抛知识得

所以

［或

］

则第五次过MN进入磁场后的圆弧半径

（4）粒子在磁场中运动的总时间为

⑥
粒子在电场中的加速度为

粒子做直线运动所需时间为

⑦
由②⑥⑦式求得粒子从出发到第五次到达O点所需时间

举一反三

两块足够大的平行金属极板水平放置，极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律分别如图1、图2所示（规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向）。在t=0时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子（不计重力）。若电场强度E₀、磁感应强度B₀、粒子的比荷

均已知，且

，两板间距h=

。
（1）求粒子在0～t₀时间内的位移大小与极板间距h的比值。
（2）求粒子在极板间做圆周运动的最大半径（用h表示）。
（3）若板间电场强度E随时间的变化仍如图l所示，磁场的变化改为如图3所示，试画出粒子在板间运动的轨迹图（不必写计算过程）。

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如图所示，竖直平面坐标系xOy的第一象限，有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场，大小分别为B和E；第四象限的垂直xOy面向里的水平匀强电场，大小也为E；第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的半径为R的半圆轨道，轨道最高点与坐标原点O相切，最低点与绝缘光滑水平面相切于N。一质量为m的带电小球从y轴上（y>0）的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动，恰好通过坐标原点O，且水平切入半圆轨道并沿轨道内侧运动，过N点水平进入第四象限，并在电场中运动。（已知重力加速度为g）
（1）判断小球的带电性质并求出其带电量；
（2）P点距坐标原点O至少多高；
（3）若该小球以满足（2）中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限，通过N点开始计时，经时间t=2

小球距坐标原点O的距离s为多远？

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如图所示，电子源每秒钟发射2.50×10¹³个电子，以v₀＝8.00×10⁶m/s的速度穿过P板上A孔，从M、N两平行板正中央进入两板间，速度方向平行于M且垂直于两板间的匀强磁场，M、N间电压始终为U_MN＝80.0V，两板间距离d＝1.00×10^－3 m．电子在MN间做匀速直线运动后进入由C、D两平行板组成的已充电的电容器中，电容器电容为8×10^－8 F，电子达到D板后就留在D板上．在t₁＝0时刻，D板电势较C板高818V．在t₂＝T时刻，开始有电子达到M板上．已知电子质量为m＝9.1×10^－31 kg，电荷量e＝1.6×10^－19 C，电子从A孔到D板的运动时间不计，C、P两板均接地，电子间不会发生碰撞．求：
（1）M、N间匀强磁场的磁感应强度．
（2）时刻T及达到M板上每个电子的动能．（以eV为单位）
（3）在时刻t₃＝

T，达到D板上的电子流的功率．

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在电子显像管内部，由炽热的灯丝上发射出的电子在经过一定的电压加速后，进入偏转磁场区域，最后打到荧光屏上，当所加的偏转磁场的磁感应强度为零时，电子应沿直线运动打在荧光屏的正中心位置．但由于地磁场对带电粒子运动的影响，会出现在未加偏转磁场时电子束偏离直线运动的现象，所以在精密测量仪器的显像管中常需要在显像管的外部采取磁屏蔽措施以消除地磁场对电子运动的影响．
已知电子质量为m、电荷量为e，从炽热灯丝发射出的电子（可视为初速度为零）经过电压为U的电场加速后，沿水平方向由南向北运动，若不采取磁屏蔽措施，且已知地磁场磁感应强度的竖直向下分量的大小为B，地磁场对电子在加速过程中的影响可忽略不计．在未加偏转磁场的情况下：
（1）试判断电子束偏转的方向；
（2）求电子在地磁场中运动的加速度的大小；
（3）若加速电场边缘到荧光屏的距离为l，求在地磁场的作用下射到荧光屏的电子在荧光屏上偏移的距离．

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如图所示，有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场。匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，一质量为m、带电量是为－q的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v的匀速圆周运动。（重力加速度为g）
（1）求此区域内电场强度的大小和方向；
（2）若某时刻微粒运动到场中距地面高度为H的P点，速度与水平方向45°，如图所示。则该微粒至少须经多长时间运动到距地面最高点？最高距地面多高？
（3）在（2）问中微粒运动在P点时，突然撤去磁场，同时场强大小不变，方向变为水平向右，则该微粒运动中距地面的最大高度是多少？

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