如图所示为内径为R的中空圆柱形管，OO′为管的中轴线，管内分布着沿中轴线OO′方向的匀强电场，电场强度大小为E。带电粒子与管内壁发生碰撞时会被反弹（碰撞时间极短），反弹前后沿管壁切向分速度不变，垂直管壁方向分速度大小不变、方向相反。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以垂直于中轴线OO′方向的速度v0从O点射出，不计粒子的重力，求：
（1）带电粒子从O点出发与管壁发生碰撞后第一次经过中轴线OO′（带电粒子仍在圆柱形管内）时的速度大小；
（2）若带电粒子恰好能从O′点离开圆柱形管，求圆柱形管管长的可能值；
（3）若粒子第一次经过中轴线OO′时撤去电场，并立即换成与电场方向相同的匀强磁场，磁感应强度大小为B=mv0qR，求带电粒子第二次经过中轴线时（带电粒子仍在圆柱形管内）的位置与O点之间的距离；
（4）若粒子第一次经过中轴线OO′时撤去电场，并立即换成与电场方向相同的匀强磁场，粒子与管壁发生n次（3≤n≤6）碰撞后恰好从O′点射出圆柱形管，射出圆柱形管时带电粒子的速度与刚撤去电场时速度的大小和方向均相同，求磁感应强度的可能值以及对应的管长值。（结果中要求含有n）
B
=
m
v
0
q
R
【答案】（1）圆柱形管管长的可能值为；
（2）圆柱形管管长的可能值为（n=1，2，3⋯）；
（3）带电粒子第二次经过中轴线时（带电粒子仍在圆柱形管内）的位置与O点之间的距离为；
（4）见解析。
v
2
0
+
4
q
2
E
2
R
2
m
2
v
2
0
（2）圆柱形管管长的可能值为
2
q
E
n
2
R
2
m
v
2
0
（3）带电粒子第二次经过中轴线时（带电粒子仍在圆柱形管内）的位置与O点之间的距离为
（
6
+
4
π
）
q
E
R
2
3
m
v
2
0
（4）见解析。
【解答】
【点评】
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发布：2024/4/30 13:42:58组卷：60引用：2难度：0.2
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，不考虑P、Q两板电压的变化对磁场的影响，也不考虑粒子的重力及粒子间的相互影响，求：ml2qt02
（1）t=0时刻进入两板间的带电粒子射入磁场时的速度；
（2）匀强磁场的磁感应强度的大小及磁场区域的面积；
（3）t=t0时刻进入两板间的带电粒子在匀强磁场中运动的时间。
发布：2024/12/30 0:0:1组卷：88引用：2难度：0.7
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