例8: (08年宣武一模) 如图3-7所示,把中心带有小孔的平行放置的两个圆形金属板M和 N,连接在电压恒为U的直流电源上。一个质量为m,电荷量为q的微观正粒子,以近似于静止的状态,从M板中心的小孔进入电场,然后又从N板中心的小孔穿出,再进入磁感应强度为B的足够宽广的匀强磁场中运动。 求:(1)该粒子从N板中心的小孔穿出时的速度有多大? (2)该粒子在磁场中受到的洛仑兹力是多大?
(3)若圆形板N的半径为R,如果该粒子返回后能够直接打在圆形板N的右侧表面上,那么该磁场的磁感应强度B至少为多大?
图 3-7
例9:如图3-8所示,图中圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,现有一电荷量为q、质量为m的正离子从a点沿圆形区域的直径射入,设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为600,求此正离子在磁场区域内飞行的时间及射出磁场的位置。
图 3-8
5
例10:(09年丰台一模)如图3-9所示,真空中有以(r,0)为圆心,半径为r的
圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里,在y= r的
虚线上方足够大的范围内,有方向水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E,从
O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内,且质子在磁场
中的偏转半径也为r,已知质子的电荷量为q ,质量为m ,不计重力、粒子间的相
互作用力及阻力的作用。求:
(1)质子射入磁场时速度的大小;
(2)沿x轴正方向射入磁场的质子,到达y轴所需的时间;
(3)与x轴正方向成30o角(如图中所示)射入的质子,到达y轴的位置坐标。
图 3-9
例11:(08年西城一模)如图3-10所示,一个理想边界为PQ、MN的匀强磁场区域,磁场宽度为d,方向垂直纸面向里。一电子从O点沿纸面垂直PQ以速度v0进入磁场。若电子在磁场中运动的轨道半径为2d。O′在MN上,且OO′ 与MN垂直。下列判断正确的是( )
A.电子将向右偏转 B.电子打在MN上的点与O′点的距离为d C.电子打在MN上的点与O′点的距离为3d D.电子在磁场中运动的时间为?d
3v0
6
左
× v ×× o ×× ×× ×× × M × × × O′ P O × × × × Q d 右 N
× × × 图 3-10
四.带电粒子在复合场中的运动
粒子在复合场中运动时注意受力分析,分析所受合力的大小和方向是否发生变化,从而判断出运动轨迹。关于速度大小和方向的变化,应注意各个力的特点。洛伦兹力始终和速度方向垂直,永不做功;重力对物体做的功与路径无关,只取决于初末位置的高度差;电场力对电荷做功与路径无关,只取决于初末位置的电势差。
例:在竖直向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场正交的区域里,一不计重力的带电粒子从a点静止
开始沿曲线abc运动到c点时,速度恰好为零,b是运动中能达到的最高点,则下列说法正确的是 ( ) A.该粒子一定带负电,磁场方向一定垂直纸面向里 B.a、c两点处于同一水平线上 C.粒子通过b点时的速率最大 D.粒子到达c点后将沿原来路径返回到a点