电子在复合场运动 含答案 精品
高考物理带电粒子在复合场中的运动技巧(很有用)及练习题含解析
一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆．其简化模型如图：Ⅰ、Ⅱ两处的条形匀强磁场区边界竖直，相距为L ，磁场方向相反且垂直纸面．一质量为m ，电量为-q ，重力不计的粒子，从靠近平行板电容器MN 板处由静止释放，极板间电压为U ，粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区，射入时速度与水平和方向夹角30θ=︒（1）当Ⅰ区宽度1L L =、磁感应强度大小10B B =时，粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角也为30︒，求B 0及粒子在Ⅰ区运动的时间t 0（2）若Ⅱ区宽度21L L L ==磁感应强度大小210B B B ==，求粒子在Ⅰ区的最高点与Ⅱ区的最低点之间的高度差h（3）若21L L L ==、10B B =，为使粒子能返回Ⅰ区，求B 2应满足的条件（4）若12B B ≠，12L L ≠，且已保证了粒子能从Ⅱ区右边界射出．为使粒子从Ⅱ区右边界射出的方向与从Ⅰ区左边界射出的方向总相同，求B 1、B 2、L 1、、L 2、之间应满足的关系式．【来源】2011年普通高等学校招生全国统一考试物理卷（山东) 【答案】（1）32lm t qU π=（2）2233h L ⎛⎫=- ⎪⎝⎭（3）232mU B L q >（或232mUB L q≥）（4）1122B L B L =【解析】图1（1）如图1所示，设粒子射入磁场Ⅰ区的速度为v ，在磁场Ⅰ区中做圆周运动的半径为1R ，由动能定理和牛顿第二定律得212qU mv =①211v qvB m R = ②由几何知识得12sin L R θ= ③联立①②③，带入数据得012mUB L q=④设粒子在磁场Ⅰ区中做圆周运动的周期为T ，运动的时间为t12R T v π= ⑤ 22t T θπ=⑥ 联立②④⑤⑥式，带入数据得32Lmt qUπ=⑦ （2）设粒子在磁场Ⅱ区做圆周运动的半径为2R ，有牛顿第二定律得222v qvB m R = ⑧由几何知识得()()121cos tan h R R L θθ=+-+ ⑨联立②③⑧⑨式，带入数据得2233h L ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⑩图2（3）如图2所示，为时粒子能再次回到Ⅰ区，应满足()21sin R L θ+<[或()21sin R L θ+≤] ⑾联立①⑧⑾式，带入数据得232mU B L q >（或232mUB L q≥） ⑿图3图4（4）如图3（或图4）所示，设粒子射出磁场Ⅰ区时速度与水平方向得夹角为α，有几何知识得()11sin sin L R θα=+ ⒀ [或()11sin sin L R θα=-]()22sin sin L R θα=+ ⒁[或]()22sin sin L R θα=- 联立②⑧式得1122B R B R = ⒂联立⒀⒁⒂式得1122B L B L = ⒃【点睛】（1）加速电场中，由动能定理求出粒子获得的速度．画出轨迹，由几何知识求出半径，根据牛顿定律求出B 0．找出轨迹的圆心角，求出时间；（2）由几何知识求出高度差；（3）当粒子在区域Ⅱ中轨迹恰好与右侧边界相切时，粒子恰能返回Ⅰ区，由几何知识求出半径，由牛顿定律求出B 2满足的条件；（4）由几何知识分析L 1、L 2与半径的关系，再牛顿定律研究关系式．2．如图1所示，宽度为d 的竖直狭长区域内（边界为12L L 、），存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场（如图2所示），电场强度的大小为0E ，0E ＞表示电场方向竖直向上。
带电粒子在复合场中的运动(有答案)
带电粒子在复合场中的运动1．目前，我国柔性直流输电技术世界领先．上海南汇风电场柔性直流输电工程，输送容量为2×104 kW ，直流电压等级为±30 kV .设某段输电线路的两导线在同一竖直平面内，若宇宙射线中的质子、电子以速率v 0到达输电线所在处，不考虑地磁场的影响和粒子速率的变化，质子的运动轨迹大致是图中的( )2．如图所示，总质量为m ，边长为L 的正方形线圈共三匝，放置在倾角为α的光滑斜面上，刚好关于磁场边界MN 对称，MN 上方存在匀强磁场，若线圈通以图示方向的恒定电流I 后刚好在斜面上保持静止，重力加速度为g ，则( )A ．磁场方向可以竖直向下，且B ＝mg tan αILB ．磁场方向可以竖直向上，且B ＝mg tan α3ILC ．磁场方向可以垂直斜面向下，且B ＝mg sin α3ILD ．磁场方向可以水平向左，且B ＝mgIL3．如图所示，平行板电容器的两极板M 、N 相距为d ，M 、N 间电势差为U (U >0)，且两板间存在垂直纸面方向的匀强磁场，一质量为m ，电荷量为q 的带正电微粒(重力不计)，恰能以水平速度v 做匀速直线运动从两板间通过；若把两板间距离减半，电势差不变，要使粒子仍能沿水平直线通过电场，可采取的措施为( )A ．把入射速度增大2倍B ．把入射速度减半C ．再添加一个磁感应强度大小为Ud v 、方向垂直纸面向外的匀强磁场D ．再添加一个磁感应强度大小为Ud v、方向垂直纸面向里的匀强磁场4．如图所示，等边三角形abc 区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，d 、e 分别是ac 、bc 边上的某点．三个相同的带电粒子分别以相同的速率从a 点沿不同方向垂直磁场射入，分别从d 点、c 点和e 点离开磁场．粒子重力不计．下列说法正确的是( )A ．粒子带负电B ．从e 点离开的粒子在磁场中运动的路程一定最大C ．从d 点离开的粒子在磁场中运动的时间一定最短D ．从c 点离开的粒子在磁场中的运动时间一定大于从e 点离开的粒子在磁场中的运动时间5．(多选)二十世纪初，卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)的英国物理学家阿斯顿首次制成了聚焦性能较高的质谱仪，并用此来对许多元素的同位素及其丰度进行测量，从而肯定了同位素的普遍存在．现速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪，其运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是 ( )A ．该束粒子带负电B ．速度选择器的P 1极板带正电C ．在偏转磁场中运动时间越短的粒子，质量越大D ．在偏转磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小6．(多选)回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过狭缝的时间可忽略，两盒接在电压为U 、频率为f 的交流电源上，若A 处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是( ) A ．若只增大交流电压U ，则质子获得的最大动能增大B ．若只增大交流电压U ，则质子在回旋加速器中运行时间会变短C ．若磁感应强度B 增大，交流电频率f 必须适当增大才能正常工作D ．不改变磁感应强度B 和交流电频率f ，该回旋加速器也能用于加速α粒子 7．(多选)如图所示，在空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，质子和某种粒子从磁场下边界MN 上的O 点以相同的速度v 0(v 0 在纸面内，θ为锐角)射入磁场中，发现质子从边界上的F 点离开磁场，另一粒子从 E 点离开磁场．已知EF ＝2d ，FO ＝d .不计粒子的重力和粒子间的相互作用力．下列说法正确的是( )A．从E点飞出的可能是α粒子B．从E点飞出的可能是氚C．两种粒子在磁场中的运动时间相等D．两种粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角相等8．(多选)如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场．在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为圆环最高点，c点为圆环最低点，b、O、d三点在同一水平线上．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是()A．小球能越过d点并继续沿环向上运动B．当小球运动到d点时，不受洛伦兹力C．小球从d点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能减小D．小球从b点运动到c点的过程中，经过弧bc中点时速度最大9．如图所示，在xOy直角坐标平面内－0.05 m≤x<0的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.4 T，在0<x≤0.08 m的区域有沿－x方向的匀强电场．在x轴上坐标为(－0.05 m，0)的S点有一粒子源，它一次能沿纸面同时向磁场内每个方向发射一个比荷qm ＝5×107 C/kg、速率v0＝2×106 m/s的带正电粒子．若粒子源只发射一次，其中只有一个粒子Z恰能到达电场的右边界，不计粒子的重力和粒子间的相互作用．求：(结果可保留根号)(1)粒子在磁场中运动的半径R；(2)第一次经过y轴的所有粒子到达y轴上的最高位置坐标；(3)电场强度大小．10．如图所示，在平面直角坐标系中，第三象限有一加速电场，一个带电荷量为q、质量为m 的粒子，从静止开始经加速电场加速后，从A点垂直x轴进入第二象限，A点到坐标原点O的距离为R .在第二象限的区域内，存在着指向O 点的均匀辐射状电场，距O 点R 处的电场强度大小均为E ，粒子恰好能垂直y 轴从P 点进入第一象限．当粒子从P 点开始运动一段距离R 后，进入一圆形匀强磁场区域(图中未画出)，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度为B ＝2mEqR，粒子在磁场中速度方向偏转了60°，粒子离开磁场区域后继续运动，从x 轴上的Q 点进入第四象限．求：(1)加速电场的电压U ；(2)圆形匀强磁场区域的最小面积；(3)求粒子在第一象限中运动的时间．电核在复合场中的运动专题限时集训(八)1．B [解析] 在两导线之间，磁场叠加后方向垂直纸面向里，在两导线外侧，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小关于中间平行线对称，离导线越近磁场越强，由半径公式r ＝m vqB，质子在离导线越近区域轨迹半径小，在离导线越远区域轨迹半径较大，选项B 正确． 2．C [解析] 当磁场方向竖直向下时，由平衡条件得3BIL ＝mg tan α，则B ＝mg tan α3IL ，选项A 错误；当磁场方向竖直向上时，由受力分析可知线圈不会静止，选项B 错误；当磁场方向垂直斜面向下时，由平衡条件得3BIL ＝mg sin α，则B ＝mg sin α3IL ，选项C 正确；当磁场方向水平向左时，由受力分析可知线圈不会静止，选项D 错误．3．D [解析] 带正电微粒做匀速直线运动，有q v B ＝Uqd ，且磁感应强度方向垂直纸面向里， 若把两板间距离d 减半，电势差U 不变，要使粒子仍能沿水平直线通过电场，应把入射速度v 或磁感应强度B 增大为原来的2倍，选项D 正确.4．D [解析] 粒子向下偏转，由左手定则可知粒子带正电，选项A 错误；粒子入射速率一定，在磁场中运动的半径一定，当轨迹对应的弦越长，路程越长，时间越长，则从c 点离开的粒子在磁场中的运动时间一定大于从e 点离开的粒子在磁场中的运动时间，选项D 正确．5．BD [解析] 由题图可知，带电粒子刚进入偏转磁场时向下偏转，所以粒子所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则判断得知该束粒子带正电，故A 错误．带电粒子在平行金属板间受到电场力和洛伦兹力而做匀速直线运动，由左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向上，则电场力方向向下，又粒子带正电，所以电场强度方向向下，速度选择器的P 1极板带正电，故B 正确．各个进入偏转磁场中的粒子运动时间均为半个周期，根据t ＝12T ＝πm qB 可知，t 越小的粒子，质量m 不一定大，选项C 错误．粒子进入偏转磁场中因受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得q v B 2＝m v 2r ，解得r ＝m vqB 2，由于v 是一定的，B 2不变，半径r 越大，则qm越小，故D 正确．6．BC [解析] 当粒子从D 形盒边缘出来时速度最大，根据q v m B ＝m v 2mR ，得v m ＝qBR m ，那么质子获得的最大动能E km ＝q 2B 2R 22m ，则最大动能与交流电压U 无关，故A 错误．根据T＝2πmBq，若只增大交变电压U ，不会改变质子在回旋加速器中运行的周期，但加速次数减少，则运行时间也会变短，故B 正确．根据T ＝2πmBq ，若磁感应强度B 增大，那么T 会减小，交流电频率f 必须适当增大才能正常工作，故C 正确．带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等，根据T ＝2πmBq 知，换用α粒子，粒子的比荷变化，周期变化，回旋加速器需改变交流电的频率才能加速α粒子，故D 错误．7．BD [解析] 两种粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角相等，半径不相等，线速度大小相等，所以运动时间不相等，选项C 错误，选项D 正确；从 E 点离开磁场的粒子的轨道半径是从F 点离开磁场的质子的轨道半径的3倍，由r ＝m vqB 可得，该粒子的比荷是质子比荷的13，选项B 正确，选项A 错误． 8．BD [解析] 电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方，与水平方向成45°角，由于合力是恒力，故类似于重力场，所以ad 弧的中点相当于等效“最高点”．关于圆心对称的位置(即bc 弧的中点)就是等效“最低点”，小球在该点时速度最大，D 正确；由于a 、d 两点关于“最高点”对称，若从a 点由静止释放，最高运动到d 点，故A 错误；当小球运动到d 点时，速度为零，故不受洛伦兹力，故B 正确；由于d 、b 等高，故小球从d 点运动到b 点的过程中，重力势能不变，故C 错误．9．(1)0.1 m (2)⎝⎛⎭⎫0，320 m (3)5.0×105 N/C [解析] (1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 q v 0B ＝m v 20R解得R ＝m v 0qB＝0.1 m.(2)到达y 轴上位置最高的粒子P 的运动轨迹恰与y 轴相切于最高点，设最高点到x 轴的竖直距离为L ，用d B 表示磁场区域的宽度，由几何关系有L 2＋(R －d B )2＝R 2解得L ＝320m 即坐标为0，320m. (3)以某一方向从S 点出发做匀速圆周运动后，垂直于y 轴方向进入电场的粒子，恰好能到达电场的右边界，由动能定理可知，克服电场力做的功等于粒子动能的减少量．用d E 表示电场区域的宽度，对Z 粒子在电场中的运动，由动能定理有qEd E ＝12m v 20解得E ＝5.0×105 N/C.10．(1)ER 2 (2)πR 216 (3)⎝⎛⎭⎫1＋π6＋32mR qE[解析] (1)粒子在加速电场中加速，根据动能定理有qU ＝12m v 2由题意，粒子在第二象限辐射状电场中只能做半径为R 的匀速圆周运动，电场力提供向心力，有qE ＝m v 2R解得U ＝ER2.(2)粒子在圆形匀强磁场区域中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 q v B ＝m v 2r由(1)得v ＝qERm联立解得r ＝m v qB ＝R2如图所示，粒子从a 点进入磁场，以c 为圆心做圆周运动，从b 点离开磁场，速度偏转角是60°，由几何关系可知△abc 是正三角形，ab ＝r ，以ab 为直径的圆形面积即为磁场区域的最小面积．即S min ＝π⎝⎛⎭⎫r 22＝π⎝⎛⎭⎫R 42＝πR 216.(3)由题意，Pa ＝R粒子在磁场中运动的弧长l ＝2πr 6＝πR6作be 垂直x 轴于点e ，be ＝R －ab ·cos 60°＝3R4bQ ＝be sin 60°＝3R2粒子在第一象限的路程为s ＝Pa ＋l ＋bQ ＝1＋π6＋32R则t ＝s v ＝1＋π6＋32RqERm ＝1＋π6＋32mR qE.。
(物理)物理带电粒子在复合场中的运动题20套(带答案)及解析
一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．离子推进器是太空飞行器常用的动力系统，某种推进器设计的简化原理如图所示，截面半径为R 的圆柱腔分为两个工作区．I 为电离区，将氙气电离获得1价正离子；II 为加速区，长度为L ，两端加有电压，形成轴向的匀强电场．I 区产生的正离子以接近0的初速度进入II 区，被加速后以速度v M 从右侧喷出．I 区内有轴向的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，在离轴线R /2处的C 点持续射出一定速度范围的电子．假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动，截面如图所示（从左向右看）．电子的初速度方向与中心O 点和C 点的连线成α角（0<α<90◦）．推进器工作时，向I 区注入稀薄的氙气．电子使氙气电离的最小速度为v 0，电子在I 区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，电离效果越好．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．已知离子质量为M ；电子质量为m ，电量为e ．（电子碰到器壁即被吸收，不考虑电子间的碰撞）．（1）求II 区的加速电压及离子的加速度大小；（2）为取得好的电离效果，请判断I 区中的磁场方向（按图2说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”）；（3）α为90°时，要取得好的电离效果，求射出的电子速率v 的范围； （4）要取得好的电离效果，求射出的电子最大速率v max 与α角的关系．【来源】2014年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试物理（浙江卷带解析)【答案】（1）22Mv L（2）垂直于纸面向外（3）043mv B eR >（4）()max 342sin eRB v m α=-【解析】 【分析】 【详解】（1）离子在电场中加速，由动能定理得：212M eU Mv =,得：22M Mv U e =．离子做匀加速直线运动，由运动学关系得:22Mv aL =,得：22Mv a L=．（2）要取得较好的电离效果，电子须在出射方向左边做匀速圆周运动，即为按逆时针方向旋转，根据左手定则可知，此刻Ⅰ区磁场应该是垂直纸面向外．（3）当90α=︒时，最大速度对应的轨迹圆如图一所示，与Ⅰ区相切，此时圆周运动的半径为34r R =洛伦兹力提供向心力，有2maxmaxv Bev m r= 得34max BeRv m=即速度小于等于34BeRm 此刻必须保证043mv B BR＞． （4）当电子以α角入射时，最大速度对应轨迹如图二所示，轨迹圆与圆柱腔相切，此时有：90OCO α∠'=︒﹣2ROC =，OC r '=，OO R r '=﹣ 由余弦定理有222(29022R R R r r r cos α⎛⎫=+⨯⨯︒ ⎪⎝⎭﹣）﹣（﹣），90cos sin αα︒-=（） 联立解得：()342Rr sin α=⨯-再由：maxmv r Be=，得 ()342max eBRv m sin α=-．考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、带电粒子在匀强电场中的运动 【名师点睛】该题的文字叙述较长，要求要快速的从中找出物理信息，创设物理情境；平时要注意读图能力的培养，以及几何知识在物理学中的应用，解答此类问题要有画草图的习惯，以便有助于对问题的分析和理解；再者就是要熟练的掌握带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和半径公式的应用．2．如图所示，直径分别为D 和2D 的同心圆处于同一竖直面内，O 为圆心，GH 为大圆的水平直径。
物理带电粒子在复合场中的运动题20套(带答案)
一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．两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qm均已知，且2mtqBπ=，两板间距2210mEhqBπ=。
（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）求粒子在板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1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）。
【来源】带电粒子的偏转【答案】（1）粒子在0～t0时间内的位移大小与极板间距h的比值115sh=（2）粒子在极板间做圆周运动的最大半径225hRπ=（3）粒子在板间运动的轨迹如图：【解析】【分析】【详解】（1）设粒子在0～t0时间内运动的位移大小为s121012s at =① 0qEa m=②又已知200200102,mE m t h qB qB ππ== 联立解得：115s h = （2）解法一粒子在t 0~2t 0时间内只受洛伦兹力作用，且速度与磁场方向垂直，所以粒子做匀速圆周运动。
设运动速度大小为v 1，轨道半径为R 1，周期为T ，则10v at =21101mv qv B R =联立解得：15h R π= 又002mT t qB π== 即粒子在t 0~2t 0时间内恰好完成一个周期的圆周运动。
在2t 0~3t 0时间内，粒子做初速度为v 1的匀加速直线运动，设位移大小为s 22210012s v t at =+解得：235s h =由于s 1+s 2＜h ，所以粒子在3t 0~4t 0时间内继续做匀速圆周运动，设速度大小为v 2，半径为R 2，有：210v v at =+22202mv qv B R =解得225h R π=由于s 1+s 2+R 2＜h ，粒子恰好又完成一个周期的圆周运动。
【物理】物理带电粒子在复合场中的运动题20套(带答案)
一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．如图所示，直径分别为D 和2D 的同心圆处于同一竖直面内，O 为圆心，GH 为大圆的水平直径。
两圆之间的环形区域(Ⅰ区)和小圆内部(Ⅱ区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场．间距为d 的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔．一质量为m 、电量为＋q 的粒子由小孔下方2d处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v 射出电场，由H 点紧靠大圆内侧射入磁场。
不计粒子的重力。
(1)求极板间电场强度的大小；(2)若粒子运动轨迹与小圆相切，求Ⅰ区磁感应强度的大小； (3)若Ⅰ区、Ⅱ区磁感应强度的大小分别为2mv qD 、4mvqD,粒子运动一段时间后再次经过H 点，求这段时间粒子运动的路程．【来源】2015年全国普通高等学校招生统一考试物理（山东卷带解析)【答案】（1）2mv qd（2）4mv qD 或43mv qD （3）5.5πD【解析】 【分析】 【详解】(1)粒子在电场中，根据动能定理2122d Eq mv ⋅=，解得2mv E qd =(2)若粒子的运动轨迹与小圆相切，则当内切时，半径为/2E R 由211v qvB m r =，解得4mv B qD = 则当外切时，半径为e R由212v qvB m r =，解得43mv B qD =(2)若Ⅰ区域的磁感应强度为220932qB L m U =，则粒子运动的半径为0010016819U U U ≤≤；Ⅱ区域的磁感应强度为2012qU mv =，则粒子运动的半径为2v qvB m r=；设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的周期分别为T 1、T 2，由运动公式可得：1112R T v π=；034r L =据题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔内，运动轨迹如图所示，根据对称性可知，Ⅰ区两段圆弧所对的圆心角相同，设为1θ，Ⅱ区内圆弧所对圆心角为2θ，圆弧和大圆的两个切点与圆心O 连线间的夹角设为α，由几何关系可得：1120θ=o；2180θ=o ；60α=o粒子重复上述交替运动回到H 点，轨迹如图所示，设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的时间分别为t 1、t 2，可得：r U ∝；1056U L U L=设粒子运动的路程为s ，由运动公式可知：s=v(t 1+t 2) 联立上述各式可得：s=5.5πD2．如图所示，在xOy 坐标系中，第Ⅰ、Ⅱ象限内无电场和磁场。
(物理)物理带电粒子在复合场中的运动专项习题及答案解析及解析
一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．两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qm均已知，且2mtqBπ=，两板间距2210mEhqBπ=。
（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）求粒子在板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1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）。
【来源】带电粒子的偏转【答案】（1）粒子在0～t0时间内的位移大小与极板间距h的比值115sh=（2）粒子在极板间做圆周运动的最大半径225hRπ=（3）粒子在板间运动的轨迹如图：【解析】【分析】【详解】（1）设粒子在0～t0时间内运动的位移大小为s121012s at =① 0qEa m=②又已知200200102,mE m t h qB qB ππ== 联立解得：115s h = （2）解法一粒子在t 0~2t 0时间内只受洛伦兹力作用，且速度与磁场方向垂直，所以粒子做匀速圆周运动。
设运动速度大小为v 1，轨道半径为R 1，周期为T ，则10v at =21101mv qv B R =联立解得：15h R π= 又002mT t qB π== 即粒子在t 0~2t 0时间内恰好完成一个周期的圆周运动。
在2t 0~3t 0时间内，粒子做初速度为v 1的匀加速直线运动，设位移大小为s 22210012s v t at =+解得：235s h =由于s 1+s 2＜h ，所以粒子在3t 0~4t 0时间内继续做匀速圆周运动，设速度大小为v 2，半径为R 2，有：210v v at =+22202mv qv B R =解得225h R π=由于s 1+s 2+R 2＜h ，粒子恰好又完成一个周期的圆周运动。
物理带电粒子在复合场中的运动题20套(带答案)
一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．下图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中MN 和M N ''是间距为h 的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔O 和O '，O N ON d ''==，P 为靶点，O P kd '=（k 为大于1的整数）。
极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为U 。
质量为m 、带电量为q 的正离子从O 点由静止开始加速，经O '进入磁场区域.当离子打到极板上O N ''区域（含N '点）或外壳上时将会被吸收。
两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过。
忽略相对论效应和离子所受的重力。
求：（1）离子经过电场仅加速一次后能打到P 点所需的磁感应强度大小； （2）能使离子打到P 点的磁感应强度的所有可能值；（3）打到P 点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。
【来源】2015年全国普通高等学校招生统一考试物理（重庆卷带解析) 【答案】（1）22qUm B =（2）22nqUmB =，2(1,2,3,,1)n k =-（3）2222(1)t qum k -磁，22(1)=k m t h qU-电 【解析】 【分析】带电粒子在电场和磁场中的运动、牛顿第二定律、运动学公式。
【详解】（1）离子经电场加速，由动能定理：212qU mv =可得2qUv m=磁场中做匀速圆周运动：2v qvB m r=刚好打在P 点，轨迹为半圆，由几何关系可知：2kd r =联立解得B =； （2）若磁感应强度较大，设离子经过一次加速后若速度较小，圆周运动半径较小，不能直接打在P 点，而做圆周运动到达N '右端，再匀速直线到下端磁场，将重新回到O 点重新加速，直到打在P 点。
设共加速了n 次，有：212n nqU mv =2nn nv qv B m r =且：2n kd r =解得：B =，要求离子第一次加速后不能打在板上，有12d r >且：2112qU mv =2111v qv B m r =解得：2n k <，故加速次数n 为正整数最大取21n k =- 即：B =2(1,2,3,,1)n k =-；（3）加速次数最多的离子速度最大，取21n k =-，离子在磁场中做n -1个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到P 点。
2022年高考物理大一轮复习：带电粒子在复合场中运动的应用实例(含答案)
带电粒子在复合场中运动的应用实例1．质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．(2)原理：粒子由静止在加速电场中被加速，根据动能定理可得关系式qU ＝12m v 2．粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB ＝m v 2r由以上两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷．r ＝1B 2mU q ，m ＝qr 2B 22U ，q m ＝2U B 2r 22．回旋加速器1．构造：如图所示，D 1、D 2是半圆形金属盒，D 形盒处于匀强磁场中，D 形盒的缝隙处接交流电源．2．原理：交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，使粒子每经过一次D 形盒缝隙，粒子被加速一次．3．粒子的最大速度：由q v B ＝mv 2R ，得v ＝BqR m ，粒子获得的最大速度由磁感应强度B 和盒半径R 决定，与加速电压无关．4．粒子在磁场中运动的总时间：粒子在磁场中运动一个周期，被电场加速两次，每次增加动能qU ，加速次数n ＝E km qU ，粒子在磁场中运动的总时间t ＝n 2T ＝E km 2qU ·2πm qB ＝πBR 22U .3．速度选择器(如图所示)(1)平行板中电场强度E 和磁感应强度B 互相垂直．这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE ＝qvB ，即v ＝E B .4．磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能．(2)根据左手定则，如图中的B 是发电机正极．(3)磁流体发电机两极板间的距离为L ，等离子体速度为v ，磁场的磁感应强度为B ，则由qE ＝q U L ＝qvB 得两极板间能达到的最大电势差U ＝BLv ．5．电磁流量计工作原理：如图所示，圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下发生偏转，a 、b 间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定，即：qvB ＝qE ＝q U d ，所以v ＝U Bd ，因此液体流量Q ＝Sv ＝πd 24·U Bd ＝πdU 4B ．6．霍尔效应：1. 霍尔效应：应如图，厚度为h ，宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感强度为B 的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ＇之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图所示．实验表明，当磁场不太强时，电势差U 、电流I 和磁感应强度B 的关系为hIB k U ，式中的比例系数k 称为霍尔系数，霍尔效应可解释为外部磁场产生的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间会形成稳定的电势差．2．霍尔电压的正负判断及应用（1）金属导体或N型半导体中自由运动的电荷是自由电子，在洛伦兹力作用下侧向移动产生霍尔电压的电荷是电子，不是正电荷，如上图上表面A积累负电荷（自由电子），下表面A＇积累正电荷，形成的霍尔电压．注意：通常出现的错误是用左手定则直接判断出正电荷受力向上，其原因是忽视了相对于磁场运动的电荷是自由电子，而不是正电荷．（2）P型半导体形成电流的多数载流子是空穴（相当于正电荷），在上图中产生的霍尔电压应该是．可见用霍尔效应可以区分P型还是N型半导体．题型一、速度选择器例题1. 如图所示，两平行金属板水平放置，开始开关S合上使平行板电容器带电．板间存在垂直纸面向里的匀强磁场．一个不计重力的带电粒子恰能以水平向右的速度沿直线通过两板．在以下方法中，能使带电粒子仍沿水平直线通过两板的是（）A．将两板的距离增大一倍，同时将磁感应强度增大一倍B．将两板的距离减小一半，同时将磁感应强度增大一倍C．将开关S断开，两板间的正对面积减小一半，同时将板间磁场的磁感应强度减小一半D．将开关S断开，两板间的正对面积减小一半，同时将板间磁场的磁感应强度增大一倍【答案】BD【解析】A、电容器处于通电状态，把两板间距离增大一倍，由U=可知，电Ed场强度变为原来的一半，根据Eq qvB=可知，要使粒子匀速通过，同时将磁感应强度减小一倍，故A 错误；B 、电容器处于通电状态，把两板间距离减小一倍，由U E d=可知，则电场强度增加一倍，根据Eq qvB =可知，要使粒子匀速通过，磁场应该增大一倍，故B 正确；CD 、如果把开关S 断开，根据4U Q k Q E d Cd s πε===，因两极间的电量不变，当两板间的正对面积减小一半，则两极板之间的电场强度增强一倍，因此根据Eq qvB =可知，要使粒子匀速通过，磁场强度增大一倍，故C 错误，D 正确．故选：BD【总结升华】装置是否构成速度选择器使运动电荷匀速直线穿过复合场，取决于电场力与洛伦兹力的大小，即电场、磁场和速度三者之间的关系，与电荷的电性以及比荷无关．跟踪训练：如图所示，充电的两平行金属板间有场强为E 的匀强电场，和方向与电场垂直(垂直纸面向里)的匀强磁场，磁感应强度为B ，构成了速度选择器。
【物理】物理带电粒子在复合场中的运动题20套(带答案)
一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．如图，ABD 为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB 段是水平的，BD 段为半径R =0.25m 的半圆,两段轨道相切于B 点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E =5.0×103V/m 。
一不带电的绝缘小球甲，以速度v 0沿水平轨道向右运动，与静止在B 点带正电的小球乙发生弹性碰撞。
已知甲、乙两球的质量均为m =1.0×10-2kg ，乙所带电荷量q =2.0×10-5C ，g 取10m/s 2。
(水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移)（1）甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D ，求乙球在B 点被碰后的瞬时速度大小；（2）在满足1的条件下，求甲的速度v 0；（3）甲仍以中的速度v 0向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到B 点的距离范围。
【来源】四川省资阳市高中（2018届)2015级高三课改实验班12月月考理综物理试题 【答案】（1）5m/s ；（2）5m/s ；（3）32m 3m 2x '≤<。
【解析】 【分析】 【详解】（1）对球乙从B 运动到D 的过程运用动能定理可得22112222D B mg R qE R mv mv --=- 乙恰能通过轨道的最高点D ，根据牛顿第二定律可得2Dv mg qE mR+=联立并代入题给数据可得B v =5m/s（2）设向右为正方向，对两球发生弹性碰撞的过程运用动量守恒定律可得00B mv mv mv '=+ 根据机械能守恒可得22200111222B mv mv mv '=+联立解得0v '=，05v =m/s （3）设甲的质量为M ，碰撞后甲、乙的速度分别为M v 、m v ，根据动量守恒和机械能守恒定律有0M m Mv Mv mv =+2220111222M m Mv Mv mv =+ 联立得2m Mv v M m=+ 分析可知：当M =m 时，v m 取最小值v 0；当M ≫m 时，v m 取最大值2v 0 可得B 球被撞后的速度范围为002m v v v <<设乙球过D 点的速度为Dv '，由动能定理得 22112222D m mg R qE R mv mv --='- 联立以上两个方程可得/s</s Dv '> 设乙在水平轨道上的落点到B 点的距离为x '，则有2122D x v t R gt ''==， 所以可得首次落点到B 点的距离范围2x '≤<2．小明受回旋加速器的启发，设计了如图1所示的“回旋变速装置”．两相距为d 的平行金属栅极板M 、N ，板M 位于x 轴上，板N 在它的正下方．两板间加上如图2所示的幅值为U 0的交变电压，周期02mT qBπ=．板M 上方和板N 下方有磁感应强度大小均为B 、方向相反的匀强磁场．粒子探测器位于y 轴处，仅能探测到垂直射入的带电粒子．有一沿x 轴可移动、粒子出射初动能可调节的粒子发射源，沿y 轴正方向射出质量为m 、电荷量为q （q ＞0）的粒子．t =0时刻，发射源在（x ，0）位置发射一带电粒子．忽略粒子的重力和其它阻力，粒子在电场中运动的时间不计．（1）若粒子只经磁场偏转并在y =y 0处被探测到，求发射源的位置和粒子的初动能； （2）若粒子两次进出电场区域后被探测到，求粒子发射源的位置x 与被探测到的位置y 之间的关系【来源】【省级联考】浙江省2019届高三上学期11月选考科目考试物理试题【答案】（1）00x y = ，()202qBy m（2）见解析【解析】 【详解】（1）发射源的位置00x y =， 粒子的初动能：()2002k qBy Em=；（2）分下面三种情况讨论： （i ）如图1，002k E qU >由02101mv mv mvy R R Bq Bq Bq===、、， 和221001122mv mv qU =-，222101122mv mv qU =-， 及()012x y R R =++， 得()()22002224x y yqB mqU yqB mqU qBqB=++（ii ）如图2，0002k qU E qU <<由020mv mv y d R Bq Bq--==、， 和220201122mv mv qU =+， 及()032x y d R =--+，得()222023)2x y d y d q B mqU qB=-++++（；（iii ）如图3，00k E qU <由020mv mv y d R Bq Bq--==、， 和220201122mv mv qU =-， 及()04x y d R =--+， 得()222042x y d y d q B mqU qB=--+-3．如图所示，在 xOy 坐标平面的第一象限内有一沿 y 轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场，现有一质量为m 、电量为+q 的粒子（重力不计）从坐标原点 O 射入磁场，其入射方向与x 的正方向成 45°角．当粒子运动到电场中坐标为（3L ，L ）的 P 点处时速度大小为 v 0，方向与 x 轴正方向相同．求： （1）粒子从 O 点射入磁场时的速度 v ；（2）匀强电场的场强 E 0 和匀强磁场的磁感应强度 B 0． （3）粒子从 O 点运动到 P 点所用的时间．【来源】海南省海口市海南中学2018-2019学年高三第十次月考物理试题 【答案】（1）02v；（2）02mv Lq；（3）0(8)4L v π+【解析】 【详解】解：(1)若粒子第一次在电场中到达最高点P ，则其运动轨迹如图所示，粒子在 O 点时的速度大小为v ，OQ 段为圆周，QP 段为抛物线，根据对称性可知，粒子在Q 点时的速度大小也为v ，方向与x 轴正方向成45︒角，可得：045v vcos =︒ 解得：02v v =(2)在粒子从Q 运动到P 的过程中，由动能定理得：2201122qEL mv mv -=- 解得：22mv E qL=又在匀强电场由Q 到P 的过程中，水平方向的位移为：01x v t = 竖直方向的位移为：012v y t L == 可得：2QP x L =，OQ L =由2cos 45OQ R =︒，故粒子在OQ 段圆周运动的半径：22R L=及mv R qB =解得：02mvB qL=(3)在Q 点时，0045y v v tan v =︒=设粒子从由Q 到P 所用时间为1t ，在竖直方向上有：10022L L t v v ==粒子从O 点运动到Q 所用的时间为：204Lt v π=则粒子从O 点运动到P 点所用的时间为：t 总120002(8)44L L L t t v v v ππ+=+=+=4．如图甲所示，在直角坐标系中的0≤x≤L 区域内有沿y 轴正方向的匀强电场，右侧有以点（2L ，0）为圆心、半径为L 的圆形区域，与x 轴的交点分别为M 、N ，在xOy 平面内，从电离室产生的质量为m 、带电荷量为e 的电子以几乎为零的初速度从P 点飘入电势差为U 的加速电场中，加速后经过右侧极板上的小孔Q 点沿x 轴正方向进入匀强电场，已知O 、Q 两点之间的距离为2L，飞出电场后从M 点进入圆形区域，不考虑电子所受的重力。
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：第一章带电粒子在有界磁场或复合场中的运动【含答案及解析】
第一章安培力与洛伦兹力习题课:带电粒子在有界磁场或复合场中的运动课后篇素养形成必备知识基础练1.半径为r 的圆形空间内,存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直磁场方向射入磁场中,并从B 点射出。
∠AOB=120°,如图所示,则该带电粒子在磁场中运动的时间为( ) A.2πr3v 0B.2√3πr3v 0C.πr 3v 0D.√3πr3v 0t=AB ⏜v 0,从题图分析有R=√3r ,则AB ⏜=R ·θ=√3r×π3=√33πr ,则t=AB⏜v 0=√3πr3v 0,故D 正确。
2.带电质点在匀强磁场中运动,某时刻速度方向如图所示,所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反,不计阻力,则在此后的一小段时间内,带电质点 ( )A.可能做直线运动B.可能做匀减速运动C.一定做曲线运动D.可能做匀速圆周运动,重力做功,速度大小和方向发生变化,洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化,故带电质点不可能做直线运动,也不可能做匀减速运动和匀速圆周运动,一定做曲线运动,C 正确。
3.(多选)长为l 的水平极板间,有垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B ,板间距离为l ,极板不带电,现有质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是 ( )A.使粒子的速度v<Bql4mB.使粒子的速度v>5Bql4m C.使粒子的速度v>BqlmD.使粒子的速度Bql4m <v<5Bql4m,由题意知,若带正电的粒子从极板左边射出磁场,其在磁场中做圆周运动的半径R<l4,粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即qvB=m v 2r可得粒子做圆周运动的半径 r=mvqB粒子不从左边射出,则mv qB<l 4即v<Bql4m带正电的粒子从极板右边射出磁场,如图所示,此时粒子的最大半径为R ,由上图可知R 2=l 2+(R -l 2)2可得粒子做圆周运动的最大半径R=5l 4又因为粒子做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,粒子不从右边射出,则mv qB>5l 4即v>5Bql4m,故欲使粒子打在极板上,粒子的速度必须满足v<Bql4m或v>5Bql4m故A 、B 正确,C 、D 错误。
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1．一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v ，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。
2．(12分) 如图所示，在竖直向下的匀强电场中，一个质量为m带负电的小球从斜轨道上的A点由静止滑下，小球通过半径为R的圆轨道顶端的B点时恰好．．不落下来。已知轨道是光滑而又绝缘的，且小球的重力是它所受的电场力2倍。求：
（1）A点在斜轨道上的高度h为多少？ （2）小球运动到最低点时的最小压力为多少？
3．如图所示。两极板A、B间有场强为E=200N/C的匀强电场，一带电荷量Cq3102的小球开始时静止在电场中的P点，靠近电场极板B处有一挡板S，小球与挡板S的距离cmx51，与A板距离cmx452，小球的重力不计。在电场力作用下小球向左运动，与
挡板S相碰后电量减少到碰前的k倍，已知65k，碰撞过程中小球的机械能没有损失。（079.02.1lg）求： （1）小球第一次到达挡板S时的动能； （2）小球第一次与挡板S相碰后向右运动的距离； （3）小球与挡板S经过多少次碰撞后，才能运动到A板？
4．如图，质量为1g的小环，带4×10-4C的正电，套在长直的绝缘杆上，两者间的动摩擦因数μ＝0.2。将杆放入都是水平的互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，杆所在平面与磁场垂直，杆与电场的夹角为37°。若E＝10N／C，B＝0.5T，小环从静止起动。求： (1)当小环加速度最大时，环的速度和加速度；
y x o
B v v a
O/ (2)当小环的速度最大时，环的速度和加速度。 5．图甲所示的平行板电容器板间距离为d，两板所加电压随时间变化图线如图乙所示，t=0时刻，质量为m、带电量为q的粒子以平行于极板的速度V0射入电容器，t1=3T时刻恰好从下极板边缘射出电容器，带电粒子的重力不计，求： （1）平行板电容器板长L （2）粒子射出电容器时偏转的角度φ （3）粒子射出电容器时竖直偏转的位移y
6．如图，真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形，边长L=2.0m。若将电荷量均为q=+2.0×10-6C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2。求：
（1）两点电荷间的库仑力大小； （2）C点的电场强度的大小和方向。
7．(2010年高考课标全国卷)如图8－2－28所示，在0≤x≤a、0≤y≤2a范围内垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B.坐标原点O处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xOy平面内，与y轴正方向的夹角分布在0～90°范围内．已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a/2到a之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一．求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的 图8－2－28 (1)速度的大小； (2)速度方向与y轴正方向夹角的正弦． 8．如图所示，在y＞0的空间中，存在沿y轴正方向的匀强电场E；在y＜0的空间中，存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小也为E，一电子（－e，m）在y轴上的P（0，d）点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动，不计电子重力，求：
⑪电子第一次经过x轴的坐标值； ⑫请在图上画出电子在一个周期内的大致运动轨迹； ⑬电子在y方向上运动的周期； 9．在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴，电容器两板间距为d，当平行板电容器的电压为U0时，油滴保持静止状态，如图21所示。当给电容器突然充电使其电压增加U1，油滴开始向上运动；经时间t后，电容器突然放电使其电压减少U2，又经过时间t，油滴恰好回到原来位置。假设油滴在运动过程中没有失去电荷，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计。重力加速度为g。试求： （1）带电油滴所带电荷量与质量之比； （2）第一个t与第二个t时间内油滴运动的加速度大小之比； （3）U1与U2之比。
10．如图所示，质量为m，带电量为q（q>0）的粒子（重力不计），从离坐标原点为1.5a的 y轴上的P点，以速度大小为v0，方向与y轴正方向成θ=30°射入xoy坐标的第一象限，经过一个在第一象限内，边界形状为等腰梯形方向与xoy坐标面垂直匀强磁场区域，然后沿-x方向经过坐标原点0，进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，其运动轨迹为虚线所示，该电场强度为E，方向沿-y轴方向，磁感应强度为B，方向垂直坐标面向外。 （1）画出最小的等腰梯形所处的位置和粒子运动轨迹，并求出此时的磁感应强度； （2）粒子过坐标原点0后的运动可分解为x方向和y方向两分运动组成，已知y方向分运动为简谐运动；求粒子离x轴最远距离。 11．如图所示，在水平向右场强为E的匀强电场中，有一质量为m、电荷量为q的点电荷从A点由静止释放，仅在由场力的作用下经时间t运动到B点.求.
(1)点电荷从A点运动到B点过程中电场力对点电荷做的功； (2)A、B两点间的电势差。 12．如图所示，空间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场交界于虚线，电场强度为E，虚线
下方匀强磁场范围足够大，磁感应强度为B，现有质量为m、电量为q的带正电粒子从距电磁场边界h处无初速释放（带电粒子重力可忽略不计）．求：
（1）带电粒子刚离开电场时速度大小； （2）带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径； （3）带电粒子第一次在匀强磁场中运动的时间. 如图所示，在a、b两端有直流恒压电源，输出电压恒为Uab，R2=40Ω，右端连接间距d=0.04m、
板长l=10cm的两水平放置的平行金属板，板间电场视为匀强电场。闭合开关S，将质量为m=1.6×10-6kg、带电量q=3.2×10-8C的微粒以初速度v0=0.5m/s沿两板中线水平射入板间。当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，微粒恰好沿中线匀速运动，通过电动机的电流为0.5A。已知电动机内阻R1=2Ω，取g=10m/s2。试问：
x y 0 P θ v0 13．输出电压为Uab是多大？ 14．在上述条件下，电动机的输出功率和电源的输出功率？ 15．为使微粒不打在金属板上，R2两端的电压应满足什么条件？
16．如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为300，金属棒MN的质量为0.2kg，金属棒的电阻R=1Ω，其处在与轨道平面垂直且磁感应强度为5T的匀强磁场中，电源电动势为5V，内阻r为1Ω，R1 未知，其他电阻不计， 金属棒MN处于静止状态．求：
（1）金属棒MN中电流方向； （2）电阻R1的阻值应为多少？ 17．如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，之间有一导体棒ab，导轨和导体棒的电阻忽略不计，在M和P之间接有阻值为R=2Ω的定值电阻。质量为0.2kg的导体棒ab长l＝0.5m，与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4T。现在在导体棒ab上施加一个水平向右，大小为0.02N的恒力F，使导体棒ab由静止开始运动，求：
⑪当ab中的电流为多大时，导体棒ab的速度最大？ ⑫ab的最大速度是多少？ ⑬若导体棒从开始到速度刚达到最大的过程中运动的位移s=10m，则在此过程中R上产生的热量是多少？ 18．(10分)如图，在3、4象限有垂直纸面向外的匀强磁场，在1、2象限有竖直向下的匀强电场。现从y轴上的P点（其坐标为(0,a)）水平向右发射一质量为m，电量为q，速度为V0的带电粒子（不计重力）.它与+x方向成45°角进入第4象限。
电源 （1）电场强度的大小？ （2）若有一长略大于3a的绝缘弹性板放在x轴上，且中点与坐标原点重合，问磁感应强度多少时，粒子与薄板弹性碰撞后(即碰撞前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变，方向相反)可再次从第2象限直接回到P点？ 19．（12分）如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，电容器板长和板间距离均为L＝10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L＝10 cm，在电容器极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示．（每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的)求：
（1)在t＝0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处？ （2)荧光屏上有电子打到的区间有多长？ 20．（16分）如图所示，宽度为L=1m的某一区域存在相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B，其大小E=2×108N/C，B=1T。一带正电的粒子以基本一初速度由M点垂直电场和磁场进入，沿直线从N点离开；若只撤去磁场，则粒子从P与水平成450角射出。
（1）求粒子的比荷 （2）若只撤去电场，则粒子以与水平方向成多少度角穿出 21．如图a所示，O为加速电场上极板的中央，下极板中心有一小孔O’，O与O’在同一竖直线上。空间分布着有理想边界的匀强磁场，其边界MN、PQ（加速电场的下极板与边界MN重合）将匀强磁场分为Ⅰ、Ⅱ两个区域，Ⅰ区域高度为d，Ⅱ区域的高度足够大，两个区域的磁感应强度大小相等，方向如图。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子从O点由静止释放，经加速后通过小孔O’，垂直进入磁场Ⅰ区。设加速电场两极板间的电压为U，粒子不