[题目]一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场.其在xoy平面内的截面如图所示:中间是磁场区域.其边界与y轴垂直.宽度为l.磁感应强度的大小为B.方向垂直于xoy平面,磁场的上.下两侧为电场区域.宽度均为.电场强度的大小均为E.方向均沿x轴正方向,M.N为条形区域边界上的两点.它们的连线与y轴平行.一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场，其在xoy平面内的截面如图所示：中间是磁场区域，其边界与y轴垂直，宽度为l，磁感应强度的大小为B，方向垂直于xoy平面；磁场的上、下两侧为电场区域，宽度均为，电场强度的大小均为E，方向均沿x轴正方向；M、N为条形区域边界上的两点，它们的连线与y轴平行。一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场，经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计重力。

（1）定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹；

（2）求该粒子从M点射入时速度的大小；

（3）若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为，求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间。

【答案】（1）轨迹图如图所示：

（2）（3） ;

【解析】试题分析：（1）粒子在电场中做类平抛，然后进入磁场做圆周运动，再次进入电场做类平抛运动，结合相应的计算即可画出轨迹图

（2）在电场中要分两个方向处理问题，一个方向做匀速运动，一个方向做匀加速运动。

（3）在磁场中的运动关键是找到圆心，求出半径，结合向心力公式求解。

（1）粒子运动的轨迹如图（a）所示。（粒子在电场中的轨迹为抛物线，在磁场中为圆弧，上下对称）

（2）粒子从电场下边界入射后在电场中做类平抛运动。设粒子从M点射入时速度的大小为v0，在下侧电场中运动的时间为t，加速度的大小为a；粒子进入磁场的速度大小为v，方向与电场方向的夹角为（见图（b）），速度沿电场方向的分量为v1，根据牛顿第二定律有

qE=ma ①

式中q和m分别为粒子的电荷量和质量，由运动学公式有

v1=at ②

③

④

粒子在磁场中做匀速圆周运动，设其运动轨道半径为R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得

⑤

由几何关系得

⑥

联立①②③④⑤⑥式得

⑦

（3）由运动学公式和题给数据得

⑧

联立①②③⑦⑧式得

⑨

设粒子由M点运动到N点所用的时间为，则

⑩

式中T是粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期，

由③⑦⑨⑩式得

故本题答案是：（1）轨迹图如图所示：

（2）（3） ;

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B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；

C．挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；

D．改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度．

根据以上实验过程，回答以下问题：

（1）对于上述实验，下列说法正确的是．

A．小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等

B．实验过程中砝码盘处于超重状态

C．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行

D．弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半

E．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量

（2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度为 m/s2．（结果保留2位有效数字）

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（1）为了减小实验误差，下列做法正确的是________。

A．需平衡小车的摩擦力

B．砂桶和砂的总质量要远小于小车的质量

C．滑轮摩擦足够小，绳的质量要足够轻

D．先释放小车，后接通打点计时器的电源

（2）某同学根据实验数据画出了图乙所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度大小，横轴应为________。

A． B． C． D．

（3）当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，图线________（填选项前的字母）。

A．逐渐偏向纵轴

B．逐渐偏向横轴

C．仍保持原方向不变

（4）图丙为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间还有四个计时点未画出，测得AB=2.0 cm、AC=8.0 cm、AE=32.0 cm，打点计时器的频率为50 Hz，小车的加速度为____m/s2。

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