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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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    C. D.

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    A. 小物块可以到达B点

    B. 小物块不能到达B点，返回A点速度为4 m/s

    C. 小物块向左运动速度减为0时相对传送带滑动的距离达到最大

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