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1、在如图7所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度为v0的某种正粒子偏转角在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为(不计粒子的重力)，问：图7(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？解析(1)设宽度为L.当只有电场存在时，带电粒子做类平抛运动水平方向上：Lv0t，竖直方向上：vyattan 当只有磁场存在时，带电粒子做匀速圆周运动，半径为R，如图所示，由几何关系可知sin ，R联立解得B.(2)粒子在电场中运动时间t1在磁场中运动时间t2T所以.答案(1)(2)突破训练1带电粒子以初速度v0从
2、a点垂直y轴进入匀强磁场，如图8所示运动中经过b点，OaOb，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点垂直y轴进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比为()图8Av0 B1C2v0 D.答案C解析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，O为圆心，故OaObr带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，故Obv0tOat2由得2v0，故选项C对(2013课标18)如图10，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外一电荷量为q(q0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁
3、场时运动方向间的夹角为60，则粒子的速率为(不计重力)()图10A. B. C. D.解析如图所示，粒子做圆周运动的圆心O2必在过入射点垂直于入射速度方向的直线EF上，由于粒子射入、射出磁场时运动方向间的夹角为60，故圆弧ENM对应圆心角为60，所以EMO2为等边三角形由于O1D，所以EO1D60，O1ME为等边三角形，所以可得到粒子做圆周运动的半径EO2O1ER，由qvB，得v，B正确答案B突破训练2如图11，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上，不计重力，下列说法正确的有()图11Aa、b均带正电Ba在磁场中飞行的时间比b的短Ca在磁场中飞行
4、的路程比b的短Da在P上的落点与O点的距离比b的近答案AD解析此题考查的是“定心判径画轨迹”，a、b粒子做圆周运动的半径都为R，画出轨迹如图所示，圆O1、O2分别为b、a轨迹，a在磁场中转过的圆心角大，由tT和轨迹图可知A、D选项正确例3如图12所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域、中，A2A4与A1A3的夹角为60.一质量为m、带电荷量为q的粒子以某一速度从区的边缘点A1处沿与A1A3成30角的方向射入磁场，随后该粒子沿垂直于A2A4的方向经过圆心O进入区，最后再从A4处射出磁场已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求：图
5、12(1)画出粒子在磁场和中的运动轨迹；(2)粒子在磁场和中的轨道半径R1和R2的比值；(3)区和区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力)解析(1)画出粒子在磁场和中的运动轨迹如图所示(2)设粒子的入射速度为v，已知粒子带正电，故它在磁场中先顺时针做圆周运动，再逆时针做圆周运动，最后从A4点射出，用B1、B2、R1、R2、T1、T2分别表示在磁场、区的磁感应强度、轨道半径和周期设圆形区域的半径为r，已知带电粒子过圆心且垂直A2A4进入区磁场，连接A1A2，A1OA2为等边三角形，A2为带电粒子区磁场中运动轨迹的圆心，其半径R1A1A2OA2r在区磁场中运动的半径R2即21(3)qvB1mqvB2m
6、T1T2圆心角A1A2O60，带电粒子在区磁场中运动的时间为t1T1在区磁场中运动时间为t2T2带电粒子从射入到射出磁场所用的总时间tt1t2由以上各式可得B1B2答案见解析突破训练3如图13所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B0.10 T，磁场区域半径r m，左侧区域圆心为O1，磁场方向垂直纸面向里，右侧区域圆心为O2，磁场方向垂直纸面向外，两区域切点为C.今有一质量为m3.21026 kg、带电荷量为q1.61019 C的某种离子，从左侧区域边缘的A点以速度v1106 m/s正对O1的方向垂直射入磁场，它将穿越C点后再从右侧区
7、域穿出求：图13(1)该离子通过两磁场区域所用的时间；(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大？(侧移距离指在垂直初速度方向上移动的距离)答案(1)4.19106 s(2)2 m解析(1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左、右两区域的运动轨迹是对称的，如图所示，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T由牛顿第二定律有qvBm又T联立得：RT将已知数据代入得R2 m由轨迹图知tan ，即则通过两磁场区域所用的时间t2T联立并代入已知数据得t s4.19106 s(2)在图中过O2向AO1作垂线，联立轨迹对称关系知侧移距离d2rsin 2将已知数据代入得d2sin m2 m空间有一圆
8、柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直横截面一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60.不计重力，该磁场的磁感应强度大小为()A. B.C. D.答案A解析若磁场方向向外，带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，由几何关系知rR.根据洛伦兹力提供向心力得：qv0Bm解得B.若磁场方向向里可得到同样的结果，选项A正确2(2013天津理综11)一圆筒的横截面如图15所示，其圆心为O.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N，其中M板带正电荷，N板带等量负电荷质量为m、电荷量为q
9、的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放，经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出，设粒子与圆筒碰撞后速度反向且没有动能损失，电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：图15(1)M、N间电场强度E的大小；(2)圆筒的半径R；(3)保持M、N间电场强度E不变，仅将M板向上平移d，粒子仍从M板边缘的P处由静止释放，粒子自进入圆筒至从S孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n.答案(1)(2)(3)3解析(1)设两板间的电压为U，由动能定理得qUmv2由匀强电场中电势差与电场强度的关系得UEd联立式可得E(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系做出圆心O、半径r
10、.设第一次碰撞点为A，由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从S孔射出，因此，SA弧所对的圆心角AOS等于.由几何关系得rRtan 粒子运动过程中洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律，得qvBm联立式得R(3)保持M、N间电场强度E不变，M板向上平移d后，设板间电压为U，则U设粒子进入S孔时的速度为v，由式看出综合式可得vv设粒子做圆周运动的半径为r，则r设粒子从S到第一次与圆筒碰撞期间的轨迹所对圆心角为，比较两式得到rR，可见粒子须经过四个这样的圆弧才能从S孔射出，故n33如图16所示，ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，比荷为的电子以速度v0从A点沿AB边入射，欲使电子经过BC边，磁感应强度
11、B的取值为()图16AB BB DB 答案D解析由题意，如图所示，电子正好经过C点，此时圆周运动的半径R ，要想电子从BC边经过，电子做圆周运动的半径要大于，由带电粒子在磁场中运动的公式r有，即B，选 D.4如图17是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向平行于轴线向外在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔M、N，现有一束速率不同、比荷均为k的正、负离子，从M孔以角入射，一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从N孔射出(不考虑离子间的作用力和重力)则从N孔射出的离子()图17A是正离子，速率为 B是正离子，速率为C是负离子，速率为 D是负离子，速
12、率为答案B解析因为离子向下偏，根据左手定则，离子带正电，运动轨迹如图，由几何关系可知r，由qvBm可得v，故B正确3用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电荷量为q的小球，让它处于如图3所示的磁感应强度为B的匀强磁场中由于磁场的运动，小球静止在如图所示位置，这时悬线与竖直方向的夹角为，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向可能是()图3Av，水平向左Bv，竖直向下Cv，竖直向上Dv，水平向右答案C解析根据运动的相对性，带电小球相对于磁场的速度与磁场相对于小球(相对地面静止)的速度大小相等、方向相反洛伦兹力FqvB中的v是相对于磁场的速度根据力的平衡条件可以得出，当小球相对磁场以速度v竖直向下运动或以速度v水
13、平向右运动时，带电小球都能处于静止状态，但小球处于后者的状态时，悬线不受拉力，不会被拉紧，故本题选C.题组2带电粒子在有界磁场中的运动4如图4所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t.若加上磁感应强度为B、垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出磁场时偏离原方向60，利用以上数据可求出下列物理量中的()图4A带电粒子的比荷B带电粒子在磁场中运动的周期C带电粒子的初速度D带电粒子在磁场中运动的半径答案AB解析由带电粒子在磁场中运动的偏转角，可知带电粒子运动轨迹所对应的圆心角为60，因此由几何关系得磁场宽度lrsin 60sin 60，又未加磁场时有lv0t，所以可求得比荷，A项对；周期T也可求出，B项对；因初速度未知
