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質量為m，電荷量為q的帶電粒子以速率v0在勻強磁場中做勻速圓周運動，磁感應強度為B，則粒子通過位移為
mv0
qB
時所用的最小時間是
πm
3qB
πm
3qB
．
分析：粒子在磁場中都做勻速圓周運動，由洛倫茲力充當向心力，由牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律求出軌跡半徑和周期，畫出軌跡，確定出軌跡所對應的圓心角，即可求出粒子在磁場中運動的時間．
解答：解：該粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示，根據洛倫茲力提供向心力qv0B=m
v02
r
，得r=
mv0
qB
．
因為T=
2πr
v
，所以T=
2π
v
×
mv0
qB
=
2πm
qB
．
粒子通過位移為
mv0
qB
，如圖弦長等于半徑，所以弦長和半徑構成等邊三角形，故軌跡對應的圓心角為60°，
所以運動的時間為t=
60°
360°
T=
1
6
T．
所以t=
1
6
×
2πm
qB
=
πm
3qB
．
故答案為：
πm
3qB
．
點評：本題考查了牛頓第二定律和向心力知識的運用，要注重運用幾何知識輔助分析，畫出軌跡是基本能力，要加強訓練提高能力．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2009?寧夏）如圖所示，在第一象限有一勻強電場，場強大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強磁場，磁場方向與紙面垂直．一質量為m、電荷量為-q（q＞0）的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點處射入電場，在x軸上的Q點處進入磁場，并從坐標原點O離開磁場．粒子在磁場中的運動軌跡與y軸交于M點．已知OP=l，OQ=2
3
l．不計重力．求：
（1）M點與坐標原點O間的距離；
（2）粒子從P點運動到M點所用的時間．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，A、B是兩塊豎直放置的平行金屬板，相距為2L，分別帶有等量的正、負電荷，在兩板間形電場強度大小為E勻強電場．A板上有一小孔（它的存在對兩板間勻強電場分布的影響可忽略不計），孔中有一條與板垂直的水平光滑絕緣軌道，一個質量為m，電荷量為q（q＞0）的小球（可視為質點），在外力作用下靜止在軌道的中點P處．一自然長度為L的輕彈簧左端固定在距A板左側L處擋板上，右端固定一塊輕小的絕緣材料制成的薄板Q．撤去外力釋放帶電小球，它將在電場力作用下由靜止開始向左運動，穿過小孔后（不與金屬板A接觸）與薄板Q一起壓縮彈簧，由于薄板Q及彈簧的質量都可以忽略不計，可認為小球與Q接觸過程中不損失機械能．小球從接觸Q開始，經過一段時間第一次把彈簧壓縮至最短，然后又被彈簧彈回．由于薄板Q的絕緣性能有所欠缺，使得小球每次離開Q瞬間，小球的電荷量都損失一部分，而變成剛與Q接觸時小球電荷量的
1
k
（k＞l）．求：
（1）彈簧第一次壓縮到最左邊時的彈性勢能；
（2）小球在與B板相碰之前，最多能與薄板Q碰撞多少次；
（3）設A板的電勢為零，當k=2，且小孔右側的軌道粗糙與帶電小球間的滑動摩擦力Ff=
qE
4
時，求帶電小球初、末狀態(tài)的電勢能變化量．

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科目：高中物理 來源：模擬題 題型：計算題

如圖所示，A、B是兩塊豎直放置的平行金屬板，相距為2L，分別帶有等量的正、負電荷，在兩板間形電場強度大小為E勻強電場。A板上有一小孔（它的存在對兩板間勻強電場分布的影響可忽略不計），孔中有一條與板垂直的水平光滑絕緣軌道，一個質量為m，電荷量為q（q>0）的小球（可視為質點），在外力作用下靜止在軌道的中點P處。一自然長度為L的輕彈簧左端固定在距A板左側L處擋板上，右端固定一塊輕小的絕緣材料制成的薄板Q。撤去外力釋放帶電小球，它將在電場力作用下由靜止開始向左運動，穿過小孔后（不與金屬板A接觸）與薄板Q一起壓縮彈簧，由于薄板Q及彈簧的質量都可以忽略不計，可認為小球與Q接觸過程中不損失機械能。小球從接觸Q開始，經過一段時間第一次把彈簧壓縮至最短，然后又被彈簧彈回。由于薄板Q的絕緣性能有所欠缺，使得小球每次離開Q瞬間，小球的電荷量都損失一部分，而變成剛與Q接觸時小球電荷量的（k>l）。求：
（1）彈簧第一次壓縮到最左邊時的彈性勢能；
（2）小球在與B板相碰之前，最多能與薄板Q碰撞多少次；
（3）設A板的電勢為零，當k=2，且小孔右側的軌道粗糙與帶電小球間的滑動摩擦力時，求帶電小球初、末狀態(tài)的電勢能變化量。

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科目：高中物理 來源：2011年浙江省杭州市高考物理二模試卷（解析版） 題型：解答題

如圖所示，A、B是兩塊豎直放置的平行金屬板，相距為2L，分別帶有等量的正、負電荷，在兩板間形電場強度大小為E勻強電場．A板上有一小孔（它的存在對兩板間勻強電場分布的影響可忽略不計），孔中有一條與板垂直的水平光滑絕緣軌道，一個質量為m，電荷量為q（q＞0）的小球（可視為質點），在外力作用下靜止在軌道的中點P處．一自然長度為L的輕彈簧左端固定在距A板左側L處擋板上，右端固定一塊輕小的絕緣材料制成的薄板Q．撤去外力釋放帶電小球，它將在電場力作用下由靜止開始向左運動，穿過小孔后（不與金屬板A接觸）與薄板Q一起壓縮彈簧，由于薄板Q及彈簧的質量都可以忽略不計，可認為小球與Q接觸過程中不損失機械能．小球從接觸Q開始，經過一段時間第一次把彈簧壓縮至最短，然后又被彈簧彈回．由于薄板Q的絕緣性能有所欠缺，使得小球每次離開Q瞬間，小球的電荷量都損失一部分，而變成剛與Q接觸時小球電荷量的（k＞l）．求：
（1）彈簧第一次壓縮到最左邊時的彈性勢能；
（2）小球在與B板相碰之前，最多能與薄板Q碰撞多少次；
（3）設A板的電勢為零，當k=2，且小孔右側的軌道粗糙與帶電小球間的滑動摩擦力時，求帶電小球初、末狀態(tài)的電勢能變化量．

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科目：高中物理 來源：2011年全國普通高校招生統(tǒng)一考試物理模擬試卷（二）（解析版） 題型：解答題

如圖所示，A、B是兩塊豎直放置的平行金屬板，相距為2L，分別帶有等量的正、負電荷，在兩板間形電場強度大小為E勻強電場．A板上有一小孔（它的存在對兩板間勻強電場分布的影響可忽略不計），孔中有一條與板垂直的水平光滑絕緣軌道，一個質量為m，電荷量為q（q＞0）的小球（可視為質點），在外力作用下靜止在軌道的中點P處．一自然長度為L的輕彈簧左端固定在距A板左側L處擋板上，右端固定一塊輕小的絕緣材料制成的薄板Q．撤去外力釋放帶電小球，它將在電場力作用下由靜止開始向左運動，穿過小孔后（不與金屬板A接觸）與薄板Q一起壓縮彈簧，由于薄板Q及彈簧的質量都可以忽略不計，可認為小球與Q接觸過程中不損失機械能．小球從接觸Q開始，經過一段時間第一次把彈簧壓縮至最短，然后又被彈簧彈回．由于薄板Q的絕緣性能有所欠缺，使得小球每次離開Q瞬間，小球的電荷量都損失一部分，而變成剛與Q接觸時小球電荷量的（k＞l）．求：
（1）彈簧第一次壓縮到最左邊時的彈性勢能；
（2）小球在與B板相碰之前，最多能與薄板Q碰撞多少次；
（3）設A板的電勢為零，當k=2，且小孔右側的軌道粗糙與帶電小球間的滑動摩擦力時，求帶電小球初、末狀態(tài)的電勢能變化量．

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