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    精英家教网如图所示，在直角坐标系x0y内，有一质量为m，电荷量为+q的粒子A从原点O沿y 轴正方向以初速度v0射出，粒子重力忽略不计，现要求该粒子能通过点P（a，-b），可通过在粒子运动的空间范围内加适当的“场”来实现．
    （1）若只在整个Ⅰ、Ⅱ象限内加垂直纸面向外的匀强磁场，使粒子A在磁场中作匀速 圆周运动，并能到达P点，求磁感应强度B的大小；
    （2）若只在x轴上某点固定一带负电的点电荷 Q，使粒子A在Q产生的电场中作匀速圆周运动，并能到达P点，求点电荷Q的电量大小；
    （3）若在整个Ⅰ、Ⅱ象限内加垂直纸面向外的匀强磁场，并在第IV象限内加平行于x轴，沿x轴正方向的匀强电场，也能使粒子A运动到达P点．如果此过程中粒子A在电、磁场中运动的时间相等，求磁感应强度B的大小和电场强度E的大小．
    分析：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系求出轨迹半径，由牛顿第二定律求解磁感应强度B的大小；
    （2）画出粒子由O到P的轨迹，由几何关系求出轨迹半径，由牛顿第二定律求解点电荷Q的电量大小；
    （3）画出轨迹，粒子在磁场中做圆周运动，在电场中做类平抛运动．在磁场中和在电场中运动时间相等，根据牛顿第二定律、运动学公式和时间与磁场中相等的条件列式，可得到磁感应强度B的大小和电场强度E的大小．
    解答：精英家教网解：（1）粒子由O到P的轨迹如图所示，粒子在磁场中做圆周运动，半径为R1，由几何关系知：R1=
    a
    2

    由牛顿第二定律可知：
     
    m
    v
    2
    0
    R1
    =qv0B
    由此得：B=
    2mv0
    qa

    （2）粒子由O到P的轨迹如图所示：
    精英家教网
    粒子在电场中做圆周运动，半径为R2：
    由几何关系知：
      （a-R2）2+b2=
    R
    2
    2

    解得，R2=
    a2+b2
    2a

    由牛顿第二定律可知
     
    kQq
    R
    2
    2
    =
    m
    v
    2
    0
    R2

    由此得：Q=
    m
    v
    2
    0
    (a2+b2)
    2akq

    （3）粒子由O经P′到P的轨迹如图所示，在磁场中做圆周运动，在电场中做类平抛运动
    在电场中运动时间t：精英家教网
      t=
    b
    v0

    在磁场中运动时间t：
       t=
    T
    2
    =
    πm
    qB

    由此得：B=
    πmv0
    qb

    设在磁场中做圆周运动，半径为R3
    则有 v0t=πR3
    则得 R3=
    b
    π

    电场中 P′P″=a-2R3=a-
    2b
    π

    又 P′P″=
    1
    2
    ?
    qE
    m
    t2
    由此得：E=
    2m
    v
    2
    0
    (πa-2b)
    πqb2

    答：（1）磁感应强度B的大小为
    2mv0
    qa
    ；（2）点电荷Q的电量大小为
    m
    v
    2
    0
    (a2+b2)
    2akq
    ；（3）磁感应强度B的大小为
    πmv0
    qb
    ，电场强度E的大小为
    2m
    v
    2
    0
    (πa-2b)
    πqb2
    ．
    点评：分析带电粒子不同情境中的受力和运动情况，是解决问题的首要前提，明确运动中遵循什么规律是解题的关键．
    练习册系列答案
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    （1）求带电粒子穿越y轴时的速度与释放点纵坐标的关系式；
    （2）若粒子从OM上任何位置释放，要求粒子穿过磁场区域后，都垂直于x轴射出求直线OA与x轴的夹角正切值tanθ（用题中已知物理量的符号表示）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?怀化二模）如图所示，在直角坐标xOy平面y轴左侧（含y轴）有一沿y轴负向的匀强电场，一质量为m，电量为q的带正电粒子从x轴上P处以速度ν0沿x轴正向进入电场，从y轴上Q点离开电场时速度变为2ν0，Q点坐标为（0，-d），在y轴右侧有一与坐标平面垂直的矩形匀强磁场区域（图中未画出，粒子过Q点继续运动一段距离后才进入磁场区域），磁场磁感应强度大小B=
    mv0qd
    ，粒子能从坐标为（0，d）的M点沿x轴负向再进入电场．不计粒子重力．
    （1）求粒子进入磁场时速度方向与y轴负向的夹角θ和电场强度E的大小；
    （2）绘出粒子P-M运动的轨迹图，求粒子进入磁场至M点的运动时间；
    （3）求矩形匀强磁场区域的最小面积．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，在直角坐标xOy平面y轴左侧（含y轴）有一沿y轴负向的匀强电场，一质量为m，电量为q的带正电粒子从x轴上P处以速度v0沿x轴正向进入电场，从y轴上Q点离开电场时速度方向与y轴负向夹角θ=30°，Q点坐标为（0，-d），在y轴右侧有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场区域（图中未画出），磁场磁感应强度大小B=
    mv0qd
    ，粒子能从坐标原点O沿x轴负向再进入电场．不计粒子重力，求：
    （1）电场强度大小E；
    （2）如果有界匀强磁场区域为半圆形，求磁场区域的最小面积；
    （3）粒子从P点运动到O点的总时间．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，在直角坐标xoy的第一象限中分布着指向－y轴方向的匀强电场，在第四象限中分布着垂直纸面向里方向的匀强磁场，一个质量为m、带电＋q的粒子(不计重力)在A点(0，3)以初速V0＝120m/s平行x轴射入电场区域，然后从电场区域进入磁场，又从磁场进入电场，并且只通过x轴上的P点(6，0)和Q点(8，0)各一次，已知该粒子的荷质比为q/m＝108c/kg．

     (1)画出带电粒子在电场和磁场中的运动轨迹．

    (2)求磁感强度B的大小．

     

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    科目：高中物理 来源：2014届陕西西安长安区第一中学高三上第二次检测物理试卷（解析版） 题型：计算题

    （20分）如图所示，在直角坐标xOy平面y轴左侧（含y轴）有一沿y轴负向的匀强电场，一质量为m，电量为q的带正电粒子从x轴上P处以速度沿x轴正向进入电场，从y轴上Q点离开电场时速度方向与y轴负向夹角，Q点坐标为（0，-d），在y轴右侧有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场区域（图中未画出），磁场磁感应强度大小，粒子能从坐标原点O沿x轴负向再进入电场．不计粒子重力，求：

    （1）电场强度大小E；

    （2）如果有界匀强磁场区域为半圆形，求磁场区域的最小面积；

    （3）粒子从P点运动到O点的总时间．

     

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