1、第2課時(shí) 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(限時(shí)：60分鐘)1(19分)如圖1所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑絕緣的環(huán)形細(xì)圓筒軌道豎直放置，環(huán)的半徑為R，圓心O與A端在同一豎直線上，在OA連線的右側(cè)，有一豎直向上的電場(chǎng)強(qiáng)度E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓筒的C端由靜止釋放，進(jìn)入OA連線右邊的區(qū)域后從該區(qū)域的邊界水平射出，然后，剛好從C端射入圓筒，圓筒的內(nèi)徑很小，可以忽略不計(jì)則：圖1(1)小球第一次運(yùn)動(dòng)到A端時(shí)，對(duì)軌道的壓力為多大？(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？2(18分)如圖2所示，xOy平面內(nèi)存在著沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)一個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為q的粒子從

2、坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度v0沿x軸正方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng)當(dāng)它經(jīng)過(guò)圖中虛線上的M(2a，a)點(diǎn)時(shí)，撤去電場(chǎng)，粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后進(jìn)入一個(gè)矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(圖中未畫(huà)出)，又從虛線上的某一位置N處沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)并再次經(jīng)過(guò)M點(diǎn)已知磁場(chǎng)方向垂直xOy平面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，不計(jì)粒子的重力，試求：圖2(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；(2)N點(diǎn)的坐標(biāo)；(3)矩形磁場(chǎng)的最小面積3 (19分)如圖3所示，有一半徑為R11 m的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，圓心為O，另有一外半徑為R2 m、內(nèi)半徑為R1的同心環(huán)形磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0.5 T，方向相反，均垂直于紙面，一帶正電粒子從平行極板下板P點(diǎn)靜止釋放，經(jīng)加速后通過(guò)上板小孔

3、Q，垂直進(jìn)入環(huán)形磁場(chǎng)區(qū)域，已知點(diǎn)P、Q、O在同一豎直線上，上極板與環(huán)形磁場(chǎng)外邊界相切，粒子比荷q/m4×107 C/kg，不計(jì)粒子的重力，且不考慮粒子的相對(duì)論效應(yīng)，求：圖3(1)若加速電壓U11.25×102 V，則粒子剛進(jìn)入環(huán)形磁場(chǎng)時(shí)的速度v0多大？(2)要使粒子不能進(jìn)入中間的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，加速電壓U2應(yīng)滿足什么條件？(3)若改變加速電壓大小，可使粒子進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，且能水平通過(guò)圓心O，最后返回到出發(fā)點(diǎn)，則粒子從Q孔進(jìn)入磁場(chǎng)到第一次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)所用的時(shí)間為多少？4(18分)如圖4甲所示，豎直放置的金屬板A、B中間開(kāi)有小孔，小孔的連線沿水平放置的金屬板C、D的中間線，粒子源P

4、可以連續(xù)地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(初速度不計(jì))，粒子在A、B間被加速后，再進(jìn)入金屬板C、D間偏轉(zhuǎn)并均能從此電場(chǎng)中射出，已知金屬板A、B間電壓為U0，金屬板C、D間電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，C、D板長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，間距為L(zhǎng).在金屬板C、D右側(cè)有垂直紙面向里的均勻磁場(chǎng)分布在圖示的半環(huán)形帶中，該環(huán)帶的內(nèi)、外圓心與金屬板C、D的中心O點(diǎn)重合，內(nèi)圓半徑R1為，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0大小為，已知粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間遠(yuǎn)小于電場(chǎng)變化的周期(電場(chǎng)變化的周期T未知)，粒子重力不計(jì)圖4(1)求粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，在垂直板間方向偏移的最大距離ymax；(2)如所有粒子均不能從環(huán)帶磁場(chǎng)右側(cè)穿出，求環(huán)帶磁場(chǎng)外圓的最小半徑R2.答案1(1)4mg(2) 2(1)(2)(2 a，a)