如图，xoy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v0沿x轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的M（，a）点时

题型：0107 模拟题难度：来源：

如图，xoy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v₀沿x轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的M（

，a）点时，撤去电场，粒子继续运动一段时间后进入一个矩形匀强磁场区域（图中未画出），又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点。已知磁场方向垂直xoy平面（纸面）向里，磁感应强度大小为B，不计粒子的重力。试求：
（1）电场强度的大小；
（2）N点的坐标；
（3）矩形磁场的最小面积。

答案

解：如图是粒子运动过程的示意图

（1）粒子从O到M做类平抛运动，设时间为t，则有

得

（2）粒子运动到M点时速度为v，与x方向的夹角为

，则

，即

由题意知，粒子从P点进入磁场，从N点离开磁场，粒子在磁场中以O′点为圆心做匀速圆周运动，设半径为R，则

解得粒子做圆周运动的半径为

由几何关系知

所以N点的纵坐标为

横坐标为

即N点的坐标为（

，

）
（3）当矩形磁场为图示虚线矩形时的面积最小，则矩形的两个边长分别为

所以矩形磁场的最小面积为

举一反三

如图所示为一种测量电子比荷的仪器的原理图，其中阴极K释放电子，阳极A是一个中心开孔的圆形金属板，在KA间加一定的电压。在阳极右侧有一对平行正对带电金属板M、N，板间存在方向竖直向上的匀强电场。O点为荧光屏的正中央位置，且K与O的连线与M、N板间的中心线重合。电子从阴极逸出通过KA间的电场加速后从小孔射出，沿KO连线方向射入M、N两极板间。已知电子从阴极逸出时的初速度、所受的重力及电子之间的相互作用均可忽略不计，在下列过程中，电子均可打到荧光屏上。
（1）为使电子在M、N两极板间不发生偏转，需在M、N两极板间加一个垂直纸面的匀强磁场，请说明所加磁场的方向；
（2）如果M、N极板间的电场强度为E，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，K与A间的电压为U，电子恰能沿直线KO穿过M、N两极板，打在荧光屏正中央，求电子的比荷（电荷量和质量之比）为多少；
（3）已知M、N板的长度为L₁，两极板右端到荧光屏的距离为L₂，如果保持M、N两极板间的电场强度为E，K与A间的电压为U，而撤去所加的磁场，求电子打到荧光屏上的位置与O点的距离。

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如图所示，为空间直角坐标系，其中y轴正方向竖直向上。在整个空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现有一质量为、电荷量为q（q＞0）的带电小球从坐标原点O以速度v₀沿x轴正方向射出，重力加速度为g，空气阻力可忽略不计。
（1）若在整个空间加一匀强电场，小球从坐标原点O射出恰好做匀速圆周运动，求所加电场的场强大小以及小球做匀速圆周运动第一次通过z轴的坐标；
（2）若改变第（1）问中所加电场的大小和方向，小球从坐标原点O射出恰好沿x轴做匀速直线运动，求此时所加匀强电场的场强大小；
（3）若保持第（2）问所加的匀强电场不变而撤去原有的磁场，小球从坐标原点O以速度v₀沿x轴正方向射出后，将通过A点，已知A点的x轴坐标数值为

，求小球经过A点时电场力做功的功率。

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如图所示，离子源A产生的初速度为零、带电荷量均为e、质量不同的正离子被电压为U₀的加速度电场加速后匀速通过准直管，垂直射入匀强偏转电场，偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场，经过一段匀速直线运动，垂直于边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场。已知HO＝d，HS＝2d，∠MNQ＝90°。（忽略离子所受重力）
（1）求偏转电场场强E₀的大小以及HM与MN的夹角Φ；
（2）求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径；
（3）若质量为4m的离子垂直打在NQ的中点S₁处，质量为16 m的离子打在S₂处，求S₁和S₂之间的距离以及能打在NQ上的正离子的质量范围。

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如图甲所示，在空间存一个变化的电场和一个电变化的磁场，电场的方向水平向右（图甲中由B到C），电场强度的大小随时间变化情况如图乙所示；磁感应强度方向垂直于纸面，磁感应强度的大小随时间变化情况如图丙所示。在t=1 s时，从A沿AB方向（垂直于BC）以初速度v₀射出第一个粒子，并在此之后，每隔2 s有一相同的粒子沿AB方向均以初速度v₀射出，射出的粒子均能击中C点。若AB=BC=l，且粒子由A运动到C的时间均小于1 s，不计空气阻力及电磁场变化不定产生的影响，则以下说法正确的是

[ ]
A．磁场方向垂直纸面向外
B．电场强度E₀和磁感应强度B₀的比值E₀/B₀=2v₀
C．第一个粒子由A运动到C所经历的时间t₁=

D．第二个粒子到达C点的动能等于第一个粒子到C点的动能

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如图所示，水平放置的两块带金属极板a、b平行正对，极板长度为l，板间距为d，板间存在着方向坚直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，假设电场、磁场只存在于两板间。一质量为m、电荷量为q的粒子，以水平速度v₀从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向进入极板间，恰好做匀速直线运动，不计重力及空气阻力。
（1）求匀强磁场感应强度B的大小；
（2）若撤去磁场，粒子能从极板间射出，求粒子穿过电场时沿电场方向移动的距离；
（3）若撤去磁场，并使电场强度变为原来的2倍，粒子将打在下极板上，求粒子到达下极板时动能的大小。

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