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    如图14所示，在坐标系xoy的第一象限内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xoy面向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。一质量为m、带电荷量为的粒子自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的Q点进入第一象限。已知P点坐标为（0，-2），Q点坐标为（4，0），不计粒子重力。求：

    （1）求粒子过Q点时速度的大小。
    （2）若磁感应强度的大小为一定值B，粒子将以垂直y轴的方向经H点进入第二象限，求B的大小及H点的坐标值；
    （3）求粒子在第一象限内运动的时间t。

    （1）      （2）      （3）

    解析试题分析：（1）设粒子在电场中运动的时间为t0，加速度的大小为a，粒子的初速度为v0，过Q点时速度的大小为v，沿y轴方向分速度的大小为vy，在第四象限，粒子受电场力与初速度方向垂直而且为恒力，为雷平抛运动
    竖直方向由牛顿第二定律得              （1分）
    由运动学公式得       
    水平方向 
    合速度 
    解得：          （1分）
    （2）粒子在第一象限内做匀速圆周运动，设粒子做圆周运动的半径为R，
    第四象限类平抛运动的末速度与水平夹角为，则，即
    根据初末速度的洛伦兹力均指向圆心可得半径如下图所示，由几何关系可得    （1分）

    洛伦兹力提供向心力                  （1分）
    解得：              （1分）
    由几何关系可得，
    H点的坐标为            （1分）
    （3）粒子在第一象限内做匀速圆周运动的圆心角为，所以运动的时间
               （1分）
    解得：            （1分）
    考点：带电粒子在复合场中的运动

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，是一种电子扩束装置的原理示意图。直角坐标系原点O处有一电子发射装置，可以不断朝xOy平面内x≥0区域任意方向发射电子，电子的速率均为v0，已知电子的电荷量为e、质量为m。在0≤x≤d的区域内分布着沿x轴负方向的匀强电场，场强大小，在x>d区域内分布着足够大且垂直于xOy平面向外的匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度。ab为一块很大的平面感光板，在磁场内平行于y轴放置，电子打到板上后会在板上形成一条亮线。不计电子的重力和电子之间的相互作用。求：

    （1）电子进入磁场时速度v的大小；
    （2）当感光板沿x轴方向移到某一位置时恰好没有电子打到板上，求板ab到y轴的距离x1；
    （3）保持（2）中感光板位置不动，要使所有电子恰好都能打到感光板上时磁感应强度B′的大小以及电子打到板上形成亮线的长度。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    如图所示，在以坐标原点O为圆心．半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子（不计重力）从O点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经t0时间从P点射出。

    （1）求电场强度的大小和方向。
    （2）若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，经时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。
    （3）若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入，且速度为原来的4倍，
    求粒子在磁场中运动的时间。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （10分）有一种质谱仪的工作原理图如图所示。静电分析器是四分之一圆弧的管腔，内有沿圆弧半径方向指向圆心O1的电场，且与圆心O1等距各点的电场强度大小相等。磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器。而后离子由P点射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器。已知加速电场的电压为U，磁分析器中磁场的磁感应强度大小为B。

    （1）请判断磁分析器中磁场的方向；
    （2）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；
    （3）求磁分析器中Q点与圆心O2的距离d。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （14分）如图所示，图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U。两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里；图中右边有一半径为R、圆心为O的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里。一电荷量为q的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径PQ方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出，已知弧QG所对应的圆心角为。离子重力不计。求：

    （1）离子速度的大小；
    （2）离子在圆形磁场区域内做圆周运动的半径；
    （3）离子的质量。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （14分）如图所示，竖直平面坐标系xOy的第一象限，有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场，大小分别为B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平匀强电场，大小也为E；第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的半径为R的半圆轨道，轨道最高点与坐标原点O相切，最低点与绝缘光滑水平面相切于N。一质量为m的带电小球从y轴上（y＞0）的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动，恰好通过坐标原点O，且水平切入半圆轨道并沿轨道内侧运动，过N点水平进入第四象限，并在电场中运动（已知重力加速度为g）。

    （1）判断小球的带电性质并求出其所带电荷量；
    （2）P点距坐标原点O至少多高；
    （3）若该小球以满足（2）中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限，通过N点开始计时，经时间小球距N点的距离s为多远。

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    （12分）电子质量为m、电荷量为q,以速度v0与x轴成θ角射入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后落在x轴上的P点,如图所示,求:

    (1) OP的长度;
    (2)电子从由O点射入到落在P点所需的时间t.

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图，AB与电场线夹角θ=30°，已知带电微粒的质量m=1.0×10－7kg，电量q=1.0×10－10C，A、B相距L=20cm．（取g=10m/s2，结果保留二位有效数字）求：

    （1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由．
    （2）电场强度的大小和方向？
    （3）要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    (16分)如图所示，O、P、Q三点在同一水平直线上，OP＝L，边长为L的正方形PQMN区域内(含边界)有垂直纸面向外的匀强磁场，左侧有水平向右的匀强电场，场强大小为E，质量为m、电荷量为q的带正电粒子从O点由静止开始释放，带电粒子恰好从M点离开磁场，不计带电粒子重力，求：

    ⑴磁感应强度大小B；
    ⑵粒子从O点运动到M点经历的时间；
    ⑶若图中电场方向改为竖直向下，场强大小未知，匀强磁场的磁感应强度变为原来的4倍，当粒子从O点以水平速度v0射入电场，从PN的中点进入磁场，从N点射出磁场，求带电粒子的初速度v0。

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