第1章 专题强化5 带电粒子在组合场中的运动 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修 第二册 （鲁科版2019）

DIYIZHANG 第1章 专题强化5　带电粒子在组合场中的运动 学习目标 1.进一步掌握带电粒子在电场、磁场中运动的特点及分析方法(重点)。 2.掌握带电粒子在组合场中运动问题的分析方法(重点)。 3.会根据电场知识和磁场知识分析带电粒子在组合场中的运动规律(难点)。 4.会处理带电粒子在交变电场(磁场)中的运动问题。 2 内容索引 一、带电粒子在电场和磁场中运动的动力学分析 二、带电粒子在组合场中的运动 专题强化练 三、带电粒子在交变电场(磁场)中的运动问题 3 一 带电粒子在电场和磁场中运动的动力学分析 4 (1)洛伦兹力只改变带电粒子速度的方向，不改变带电粒子速度的大小。(　　) (2)静电力只改变带电粒子速度的大小，不改变带电粒子速度的方向。 (　　) (3)带电粒子垂直匀强磁场入射(不考虑其他场)，一定做匀速圆周运动。(　　) (4)带电粒子垂直匀强电场入射，可能做匀速圆周运动。(　　) √ × √ × 辨析 二 带电粒子在组合场中的运动 7 1.从电场进入磁场 两类电场进磁场问题的分析方法 (1)带电粒子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动，然后进入磁场做匀速圆周运动。如图甲、乙所示，在电场中，可利用动能定理或运动学公式求粒子刚进入磁场时的速度，再利用带电粒子在有界磁场中运动的规律求解。 (2)带电粒子在电场中做类平抛运动，然后进入磁场做匀速圆周运动，如图丙、丁所示，在电场中，可利用类平抛运动知识求粒子进入磁场时的速度，再利用带电粒子在有界磁场中运动的规律求解。 (2023·湖南长沙雅礼中学高二联考期末)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的离子P＋和P3＋，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P＋在磁场中转过θ＝30°后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子P＋和P3＋ A.在磁场中运动的半径之比为3∶1 B.在电场中的加速度之比为1∶1 C.在磁场中转过的角度之比为1∶2 D.离开磁场区域时的动能之比为1∶ 例1 √ 如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，第Ⅰ、Ⅳ象限内存在半径为L的圆形匀强磁场，磁场圆心在M(L,0)点，磁场方向垂直于坐标平面向外。一带正电粒子从第Ⅲ象限中的Q(－2L，－L)点以速度v0沿x轴正方向射入电场，恰好从坐标原点O进入磁场，从P(2L,0)点射出磁场，不计 粒子重力，求： (1)电场强度与磁感应强度大小的比值； 例2 粒子的运动轨迹如图所示，设粒子的质量和所带电荷量分别为m和q，粒子在匀强电场中运动， 由类平抛运动规律及牛顿运动定律得， 粒子所受洛伦兹力提供向心力， (2)粒子在磁场与电场中运动时间的比值。 (2023·广东佛山市月考)如图，在空间直角坐标系O－xyz中，界面Ⅰ与Oyz平面重叠，界面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相互平行，且相邻界面的间距均为L，与x轴的交点分别为O、O1、O2；在界面Ⅰ、Ⅱ间有沿y轴负方向的匀强电场，在界面Ⅱ、Ⅲ间有沿z轴正方向的匀强磁场。一质量为m、电荷量为＋q的粒子，从y轴上距O点处 的P点，以速度v0沿x轴正方向射入电场区域，该粒子刚好从点O1进入磁场区域。 粒子重力不计。求： (1)匀强电场的电场强度的大小E； 例3 画出平面图如图所示： 粒子在电场区域内做类平抛运动， 设电场中粒子加速度大小为a，沿z轴正方向看， 如图所示 粒子从O1点进入右边磁场，则L＝v0t qE＝ma (2)要让粒子刚好不从界面Ⅲ飞出，匀强磁场的磁感应强度B应多大。 设粒子到O1点时的速度大小为v，与x轴正方向夹角为θ，如图所示， 故tan θ＝1 在磁场区域，粒子做匀速圆周运动， 粒子刚好不从界面Ⅲ飞出，根据几何关系有R＋Rcos 45°＝L 此题看题图是立体空间，但是带电粒子在电场中的偏转和磁场中的圆周运动是在同一个平面内完成的，即带电粒子的运动轨迹在同一个平面内。解此类题可以先把立体图转化为平面图，然后画出带电粒子的运动轨迹，再运用带电粒子在电场、磁场中运动的规律列方程求解。 总结提升 2.从磁场进电场 两类磁场进电场问题的分析方法 (1)进入电场时带电粒子速度方向与电场方向相同或相反(如图甲所示)，带电粒子在电场中做匀变速直线运动，运用动能定理或运动学公式求解，有时会出现往复运动形成多解。 (2)进入电场时带电粒子速度方 向与电场方向垂直(如图乙所示)， 带电粒子在电场中做类平抛运 动，用平抛运动知识分析。 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内有竖直向上的匀强电场，圆心O1在x轴上，半径为R且过坐标原点O，圆内有垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出)。一质量为m，带电荷量为q的正粒子从圆上P点正对圆心O1以速度v0射入磁场，从坐标原点O离开磁场，接着又恰好经过第一象限的Q(a，b)点，已知PO1与x轴负方 向成θ角，不计粒子重力，求： (1)匀强电场的电场强度E及匀强磁场的磁感 应强度B的大小； 例4 设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r， 粒子从O到Q做类平抛运动，设运动时间为t2，a＝v0t2 (2)粒子从P运动到Q的时间。 3.多次进出电场和磁场 在处理带电粒子多次进出电场和磁场问题时，一定要注意： (1)空间各处电场、磁场的方向及大小是否一致。 (2)带电粒子是平行电场入射做匀变速直线运动还是垂直电场入射做类平抛运动等。 (3)带电粒子在磁场中运动只改变速度方向不改变其大小，但在电场中运动速度大小要发生变化。 (2022·乌苏市高二开学考试)如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，在第Ⅰ、第Ⅳ象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等。有一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子以垂直于x轴的初速度v0从x轴上的P点进入匀强电场，并且恰好与y轴正方向成60°角进入磁场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第Ⅳ象限的磁场。已知OP之间的距离为d，不计粒子重力，求： (1)电场强度E的大小； 例5 粒子以垂直于x轴的初速度进入水平方向的匀强电场，则粒子做类平抛运动，由进入磁场时的速度与y轴正方向成60°角， (2)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴的时间。 定性地画出粒子在电场和磁场中的运动轨迹，如图所示： 粒子进入磁场的速度为v＝2v0 三 带电粒子在交变电场(磁场)中的运动问题 32 1.带电粒子在交变电场、磁场中运动时，电场或磁场随时间做周期性变化，带电粒子的受力也做周期性变化，使粒子的运动具有周期性。先分析在一个周期内粒子的运动情况，明确运动性质，再判断周期性变化的电场或磁场对粒子运动的影响。 2.画出带电粒子的运动轨迹，在分析粒子运动时，要注意粒子的运动周期与电场周期、磁场周期的关系。 3.解决此类问题的基本思路是： 如图甲所示，直角坐标系xOy中，第二象限内有沿x轴正方向的匀强电场，第一、四象限内有垂直坐标平面的匀强交变磁场，磁场方向垂直纸面向外为正方向。第三象限内有一发射装置(没有画出)沿y轴正方向射出一个比荷 ＝100 C/kg的带正电的粒子(可视为质点且不计重力)，该粒子以v0＝20 m/s的速度从x轴上的点A(－2 m,0)进入第二象限，从y轴上的点C(0,4 m)进入第一象限。取粒子刚进入第一象限的时刻为0时刻，第一、四象限内磁场的磁感应强度按图乙 所示规律变化。g＝10 m/s2。 (1)求第二象限内电场的电场强度大小； 例6 答案　1 N/C (2)求粒子第一次经过x轴时的位置坐标。 答案　(3 m,0) 设粒子进入磁场时的速度为v， 所以，由题图乙可知，粒子每运动半个圆周则 磁感应强度方向改变，则粒子在磁场中的运动 轨迹如图所示， 所以粒子运动第四个半圆的过程中第一次经 过x轴，由等腰三角形性质可知，粒子第一、 二次经过x轴，在x轴上对应的弦长为 所以OD＝3 m，则粒子第一次经过x轴时的位置 坐标为(3 m,0)。 四 训练2　带电粒子在立体空间中的运动(选练) 训练1　带电粒子在组合场中的运动 专题强化练 1.(2022·浙江绍兴期末)如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差U＝100 V，不计重力的带电粒子以初速度v0＝300 m/s沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后，又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，粒子射入磁场的点M和射出磁场的点N之间的距离d＝20 cm，则 A.当v0＝600 m/s，U＝50 V时，d＝20 cm B.当v0＝600 m/s，U＝100 V时，d＝40 cm C.当v0＝300 m/s，U＝50 V时，d<20 cm D.当v0＝600 m/s，U＝100 V时，d<40 cm 基础强化练 √ 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 2.(多选)如图所示的xOy坐标系中，y轴左侧存在电场强度为E的匀强电场，电场方向平行于x轴，y轴右侧存在垂直坐标系所在平面向外的匀强磁场。一个比荷为k的带正电的粒子从x轴上的M点以某一初速度平行于y轴向上运动，经电场偏转后从y轴上的P点进入磁场，进入磁场时速度方 向与y轴正方向成θ＝60°角，粒子经磁场偏转后打到坐 标原点O上。已知M点到O点的距离为L，不计粒子的重 力，下列说法正确的是 √ 1 2 3 4 5 6 7 √ 粒子的运动轨迹如图所示， 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 3.(2023·苏州市高二校考期末)如图所示，直角坐标系中的第Ⅰ象限中存在沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅱ象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场。一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，在x轴上的a点以与x轴负方向成60°角的速度v0射入磁场，从y＝L处的b点沿 垂直于y轴方向进入电场，并经过x轴上x＝2L处的 c点。不计粒子重力。求： (1)磁感应强度B的大小； 1 2 3 4 5 6 7 带电粒子的运动轨迹如图，由几何关系可知r＋rcos 60°＝L 1 2 3 4 5 6 7 带电粒子在电场中运动时，沿x轴有2L＝v0t2 (2)电场强度E的大小； 又因为qE＝ma 1 2 3 4 5 6 7 带电粒子在磁场中运动时间为 (3)带电粒子在磁场和电场中的运动时间之比。 1 2 3 4 5 6 7 4.(多选)如图所示，虚线MN上方为匀强电场，下方为匀强磁场，匀强电场的电场强度大小为E，方向竖直向下且与边界MN成θ＝45°角，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外， 在电场中有一点P，P点到边界MN的竖直距离为 d。现将一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从 P处由静止释放(不计粒子所受重力，电场和磁场 范围足够大)。则下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 能力综合练 √ 1 2 3 4 5 6 7 √ 设粒子第一次进入磁场时的速度大小为v， 由几何关系可得，粒子第一次进磁场到第一次出磁场用时 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 由几何知识可得x＝y， 答案　10 V/m 1 2 3 4 5 6 7 粒子从P点到O点的运动为类平抛运动， 设该运动过程所需的时间为t1， 解得E＝10 V/m。 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 (2)若该粒子从O点沿y轴负方向以大小为v0的速度射入磁场，求它从刚射入磁场到第三次(不计粒子刚进入磁场的那次)经过MN所用的时间t。 如图所示，粒子两次在磁场中运动的轨迹恰好组成一个完整的圆周，则其在磁场中运动的总时间t2＝T 解得t2＝π×10－2 s 1 2 3 4 5 6 7 6.如图所示的直角坐标系中，第一象限内存在与x轴成30°角斜向右下方的匀强电场，电场强度E＝400 N/C；第四象限内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场，其沿x轴方向的宽度OA＝ 沿y轴负方向无限大，磁感应强度B＝1×10－4 T。现有一比荷为 ＝2×1011 C/kg的正离子(不计重力)，以某一速度v0从O点射入磁场，其方向与 x轴正方向的夹角α＝60°，离子通过磁场后刚 好从A点射出，之后进入电场。 (1)求离子进入磁场的速度v0的大小； 答案　4×106 m/s 1 2 3 4 5 6 7 解得v0＝4×106 m/s。 1 2 3 4 5 6 7 (2)离子进入电场后，经过多长时间再次到达x轴上。 1 2 3 4 5 6 7 设离子进入电场后，经过时间t再次到达x轴上，由几何知识可知，离子从A点垂直电场方向射入，则离子在电场中做类平抛运动，离子沿垂直电场方向做速度为v0的匀速直线运动，设位移为l1，则l1＝v0t，离子沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a，位移为l2， 1 2 3 4 5 6 7 7.如图甲所示的xOy平面处于变化的匀强电场和匀强磁场中，电场强度E和磁感应强度B随时间做周期性变化的图像如图乙所示，y轴正方向为E的正方向，垂直于纸面向里为B的正方向。t＝0时刻，带负电粒子P(重力不计)由原点O以速度v0沿y轴正方向射出，它恰能沿一定轨道做周期性 运动。v0、E0和t0为已知量，图乙中＝ 在 0～t0时间内粒子P第一次离x轴最 (1)粒子P的比荷； 1 2 3 4 5 6 7 尖子生选练 0～t0时间内粒子P在匀强磁场中做匀速圆周运动，当粒子所在位置的纵、横坐标相等时，粒子在磁场中恰好经过 圆周， 1 2 3 4 5 6 7 (2)t＝2t0时刻粒子P的位置坐标； 1 2 3 4 5 6 7 粒子速度v0的方向垂直于电场方向、粒子做 类平抛运动，设t0～2t0时间内水平位移和竖 直位移分别为x1、y1，则x1＝v0t0 ⑥ 联立①④解得T＝4t0 ⑤ 1 2 3 4 5 6 7 因此t＝2t0时刻粒子P的位置坐标为 1 2 3 4 5 6 7 如图中的b点所示。 (3)带电粒子在运动中距离原点O的最远距离L。 1 2 3 4 5 6 7 分析知，粒子P在2t0～3t0时间内，电场力产生的加速度方向沿y轴正方向，由对称关系知，在3t0时刻速度方向为x轴正方向，位移x2＝x1＝v0t0；在3t0～5t0时间内粒子P沿逆时针方向做匀速圆周运动，往复运动轨迹如图所示，由图可知，带电粒子在运动中距原点O的最远距离L即O、d间的距离，则L＝2R＋2x1， 1 2 3 4 5 6 7 1.(2022·广东卷)如图所示，一个立方体空间被对角平面MNPQ划分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的匀强磁场。一质子以某一速度从立方体左侧垂直Oyz平 面进入磁场，并穿过两个磁场区域。下列关于质子 运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是 1 2 3 √ 由题意知当质子垂直Oyz平面进入磁场后先在MN左侧运动，刚进入时根据左手定则可知受到沿y轴正方向的洛伦兹力，做 匀速圆周运动，即质子会向y轴正方向偏移，y轴坐 标增大，在MN右侧磁场方向反向，由对称性可知， A可能正确，B错误； 根据左手定则可知质子在整个运动过程中都只受到平行于xOy平面的洛伦兹力作用，在z轴方向上没有运动，z轴坐标不变，故C、D错误。 1 2 3 70 2.(2023·广东广雅中学高二期末)如图所示，M、N两金属圆筒是直线加速器的一部分，M与N间的电势差为U；底面半径为L的圆柱体区域内有竖直向上的匀强磁场，一质量为m、电荷量为＋q的粒子，从圆筒M右侧由静止释放，粒子在两筒间做匀加速直线运动，在N筒内做匀速直线运动，粒子自圆筒N出来后，正对着磁场区域的中心轴线垂直进入磁场区域，在磁场中偏转了60°后射出磁场区域，忽略粒子 受到的重力。求： (1)粒子进入磁场区域时的速率； 1 2 3 粒子在两筒中加速，由动能定理可知 1 2 3 (2)磁感应强度的大小。 1 2 3 根据题意以及“径向进，径向出”的规律，轨迹如图 所示(俯视图) 分析可得粒子在磁场中运动的轨迹半径 1 2 3 3.利用电磁场控制带电粒子的运动路径，在现代科学实验和技术设备中有着广泛应用，如图所示，一粒子源不断释放质量为m、带电荷量为＋q、初速度为v0的带电粒子，经可调电压U加速后，从O点沿OQ方向射入长方体OMPQ－O1M1P1Q1空间区域。已知长方体OM、OO1的长度均为d，OQ的长度为 不计粒子的重力及其相互作用。 (1)若加速电压U＝0且空间区域加沿 OO1方向的匀强电场，使粒子经过Q1 点，求此匀强电场电场强度的大小； 1 2 3 仅加电场时粒子做类平抛运动， 1 2 3 (2)若加速电压变化范围是0≤U≤ ，空间区域加沿OO1方向的匀强磁场，使所有粒子由MP边出射，求此匀强磁场的磁感应强度大小； 1 2 3 粒子经加速电场加速， 仅加磁场时粒子做匀速圆周运动，从M点以v0出射的粒子对应所加磁场的最大值 1 2 3 从P点以4v0出射的粒子对应所加磁场的最小值 解得r2＝2d 1 2 3 1 2 3 带电粒子在垂直OO1的方向上做匀速圆周运动，结合几何关系知，轨迹所对应的圆心角为60°， 沿OO1方向，当电场存在时间最短时，粒子由O点开始先匀加速运动再匀速运动 1 2 3 两个离子的质量相同，其带电荷量之比是1∶3的关系，所以由牛顿第二定律有q＝ma，得a＝，可知二者在电场中的加速度之比是1∶3，故选项B错误； 离子在离开电场时有Uq＝mv2，即v＝， 可知其速度之比为1∶，又由qvB＝m，知 r＝，所以其半径之比为∶1，故选项A错误； 由选项A分析可知，离子在磁场中运动的半径之比为∶1，设磁场宽度为L，离子通过磁场转过的角度等于其圆心角，所以有sin θ＝，则可知转过角度的正弦值之比为1∶，又P＋转过的 角度为30°，可知P3＋转过的角度为60°，即在磁场 中转过的角度之比为1∶2，故选项C正确； 由电场加速后有qU＝mv2，在磁场中洛伦兹力不 做功，可知，两离子离开磁场的动能之比为1∶3， 故选项D错误。 答案　 故α＝45°。粒子在磁场中的速度为v＝v0。 2L＝v0t1，L＝at12，qE＝ma 联立解得E＝ 粒子到达O点时沿＋y方向的分速度为vy＝at1＝v0，tan α＝＝1， 则Bqv＝，由几何关系得r＝L 联立解得B＝， 则＝； 答案　 粒子在磁场中运动的周期为T＝， 粒子在磁场中运动的时间为t2＝T＝， 粒子在电场中运动的时间为t1＝， 解得＝。 答案　 ＝at2 联立解得E＝ 答案　 则qvB＝m， 解得B＝。 则vy＝at，v＝ 即有θ＝45°，v＝v0 tan θ＝ 答案　　tan 故E＝ 又qv0B＝m 由几何关系得rtan ＝R 故B＝tan 则t2＝，b＝··t22 答案　＋ 粒子在磁场中运动的时间t1＝·＝＝ 则粒子从P运动到Q的时间为t＝t1＋t2＝＋。 答案　 则有tan 60°＝，vx＝at1， a＝，d＝at12 联立解得E＝ 答案　＋ 由类平抛运动的特点可知，粒子在电场中的 运动时间为t1＝ 由v0t1＝，rsin 60°＝ 解得粒子在磁场中做圆周运动的半径为r＝ 因此带电粒子自进入电场至在磁场中第二次 经过x轴的时间为t＝t1＋t2＝＋。 则粒子在磁场中的运动时间为t2＝＋＝ 带电粒子在第二象限的电场中做类平抛运动；粒子从A点到C点用时t＝＝ s＝ s； 粒子在水平方向上有qE＝ma，所以OA＝at2，则有E＝1 N/C； 粒子做圆周运动的周期T＝＝ s， 则其竖直分量vy＝v0＝20 m/s，水平分量vx＝at＝t＝20 m/s， 所以v＝＝20 m/s，v与y轴正方向的夹角为45°； 洛伦兹力提供向心力，有Bvq＝， 粒子在磁场中做圆周运动的半径R＝＝ m＝ m； 因为4 m＝8R， R＝1 m； 设带电粒子离开电场时速度为v，与水平方向的夹角为θ，可得v＝， 粒子以速度v进入磁场中后做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得qvB＝m，则粒子在磁场中运动的轨迹半径r＝，由几何关系可得M、N之间的距离d＝2rcos θ，联立可解 得d＝，与U无关，当v0＝300 m/s时， d＝20 cm，故当v0＝600 m/s时，d＝40 cm， 选项B正确。 A.P与O的距离为L B.粒子轨迹半径为L C.粒子初速度大小为 D.磁场的磁感应强度大小为 由s＝2Rsin 60°解得R＝L，B错误； 根据类平抛运动推论有＝tan 60°， 解得P与O的距离s＝L，A错误； 根据L＝at2，at＝v0tan 60°，Eq＝ma，＝k， 联立解得v0＝＝，C正确； 粒子在P点的合速度v＝＝2v0， 由R＝L＝，解得B＝，D正确。 答案　 解得r＝L 又因为qv0B＝m 解得B＝ 沿y轴有L＝at22 答案　 解得E＝ 带电粒子在电场中运动时间为t2＝， 所以带电粒子在磁场和电场中运动时间之比为＝。 t1＝T＝·＝ 答案　 A.粒子第一次进入磁场时的速度大小v＝ B.粒子第一次进入磁场到第一次离开磁场的时间 t＝ C.粒子第一次离开磁场到第二次进入磁场的时间 t1＝ D.粒子第一次在磁场中运动的半径R＝ 由动能定理可得qEd＝mv2－0， 解得v＝，故A正确； 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T＝＝， t＝T＝，故B正确； 由类平抛运动规律x＝vt1，y＝at12，qE＝ma， 解得t1＝，故C错误； 由qvB＝m，v＝， 解得R＝，故D错误。 5.(2022·广东清远期末)如图所示，在直角坐标系xOy中，过原点O的虚线MN与x轴的夹角为，虚线右侧区域内存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小B＝0.2 T，虚线左侧区域内存在沿x轴正方向的匀强电场，坐标为(－1 m,2 m)的P点处，有一比荷＝1×103 C/kg 的带正电粒子，在坐标平面内以大小v0＝100 m/s的 速度沿y轴负方向运动，恰好经过坐标原点O进入磁 场，不计粒子受到的重力。 (1)求匀强电场的电场强度E的大小； 有x1＝at12，其中x1＝1 m；  y1＝v0t1，其中y1＝2 m，a＝， 答案　(2＋π)×10－2 s 粒子在电场中运动的时间t3＝2＝2×10－2 s 总时间t＝t2＋t3＝(2＋π)×10－2 s。 由牛顿第二定律有qv0B＝m2R 又v0＝ 20 cm， 如图所示，由几何关系得离子在磁场中的轨迹半径r1＝＝0.2 m， 离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由Bqv0＝m， 答案　×10－7 s 则Eq＝ma，l2＝at2， 由几何关系可知tan α＝， 代入数据解得t＝×10－7 s。 ＝， 远时的坐标为。求： 答案　 所以粒子P第一次离x轴的最远距离等于轨道半径R，即R＝ ① 又qv0B0＝ ② 代入＝ 解得＝。 ③ 答案　 设粒子P在磁场中运动的周期为T，则T＝ ④ 即粒子P做圆周运动后磁场变为电场，  y1＝at02 ⑦ 其中加速度a＝ ⑧ ， 联立③⑦⑧式解得y1＝， 答案　v0t0 解得L＝v0t0。 答案　 qU＝mv2 解得v＝ 答案　 R＝Ltan 60°＝L 粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供了向心力，则有qvB＝m 解得B＝ 答案　 d， 由类平抛规律可得qE＝ma，d＝at2，d＝v0t 解得E＝ 答案　 解得Bmax＝ 则有qU＝mv2－mv02 由0≤U≤可得v0≤v≤4v0 r1＝，qv0Bmax＝m 综上，所加匀强磁场的磁感应强度大小为B＝ 由几何关系有r22＝(d)2＋(r2－d)2， 4qv0Bmin＝m 解得Bmin＝ (3)若加速电压为，空间区域加(2)中的匀强磁场，粒子到达O点时加方向沿OO1、大小为的匀强电场，一段时间后撤去电场，粒子经过P1点，求电场存在的时间。 答案　－ 粒子运动时间t0＝T＝×＝ vy＝a′t′，d＝a′t′2＋vy(t0－t′)， 其中a′＝＝ 解得t′＝－ $$