1、简答题 如图所示,空间分布着宽为L、场强为E的匀强电场和两磁感强度大小均为B、方向相反的匀强磁场(虚线为磁场分界线,右边磁场范围足够大).质量为m、电量为q的离子从A点由静止释放后经电场加速进入磁场,穿过中间磁场后按某一路径能再回到A点而重复前述过程.求:

(1)离子进入磁场时的速度大小和运动半径.
(2)中间磁场的宽度D.
参考答案:
(1)
,?
?(2)
本题解析:离子在电场中先做匀加速直线运动,进入中间磁场后向上偏转沿圆弧运动,接着进入右边磁场做半径同样大的圆周运动,绕过大半圈,又回到中间磁场,最后沿圆弧回到电场.轨迹具有对称特点,在两个磁场中的圆弧半径相等且相切,如图所示.

(1)v=
? R=
(2)d=
本题难度:一般
2、计算题 如图所示,在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz(x轴正方向 水平向右,y轴正方向竖直向上)。匀强磁场方向与Oxy平面平行,且与x轴的夹角为
,重力加速度为g。

小题1:一质量为m、电荷量为
的带电质点沿平行于z轴正方向以速度v0做匀速直线运动,求满足条件的电场强度的最小值
及对应的磁感应强度
;
小题2:在满足(1)的条件下,当带电质点通过y轴上的点
时,撤去匀强磁场,求带电质点落在Oxz平面内的位置;
小题3:当带电质点沿平行于z轴负方向以速度v0通过y轴上的点
时,改变电场强度大小和方向,同时改变磁感应强度的大小,要使带点质点做匀速圆周运动且能够经过x轴,问电场强度E和磁感应强度B大小满足什么条件?
参考答案:
小题1:
小题2:N(
,0,
)
小题3:
本题解析:(1)如图所示,带电质点受到重力mg(大小及方向均已知)、洛伦兹力qv0B(方向已知)、电场力qE(大小及方向均未知)的作用做匀速直线运动。根据力三角形知识分析可知:当电场力方向与磁场方向相同时,场强有最小值
。根据物体的平衡规律有
?(1分)
?(1分)
解得
?(1分)
?(1分)

(2)如图所示,撤去磁场后,带电质点受到重力
和电场力qEmin作用,其合力沿PM方向并与v0方向垂直,大小等于
=
,故带电质点在与Oxz平面成
角的平面内作类平抛运动。

由牛顿第二定律
?
解得?
?(1分)
设经时间t到达Oxz平面内的点N(x,y,z),由运动的分解可得
沿v0方向?
?(1分)
沿PM方向?
?(1分)
又?
?(1分)
?(1分)
联立解得?
?
?(2分)
则带电质点落在N(
,0,
)点 (1分)
(或带电质点落在Oxz平面内,
,
的位置)
(3)当电场力和重力平衡时,带点质点才能只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动
则有:
?(1分)
得:
?(1分)
要使带点质点经过x轴,圆周的直径为
?(1分)
根据
得
?(1分)
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,质量均为m的A、B两个小球,用长为2L的轻质杆相连接,在竖直平面内绕固定轴O沿顺时针方向自由转动(转轴在杆的中点),不计一切摩擦,某时刻A球恰好在图中的最高点,A、B球的线速度大小均为v,在A球从M点运动到最高点的过程中,下列说法正确的是

A.运动过程中B球机械能守恒
B.运动过程中B球速度大小不变
C.杆对A球一直做正功
D.A球单位时间内机械能的变化量不断变小
参考答案:BCD
本题解析:以A、B球为系统,两球在运动过程中,只有重力做功(轻杆对两球做功的和为零),两球的机械能守恒.以过O点的水平面为重力势能的参考平面时,系统的总机械能为E=2×
mv2=mv2.假设A球下降h,则B球上升h,此时两球的速度大小是v′,由机械能守恒定律知mv2=
mv′2×2+mgh-mgh,得到v′=v,故运动过程中B球速度大小不变.当单独分析B球时,B球在运动到最高点之前,动能保持不变,重力势能在不断增加.由几何知识可得单位时间内机械能的变化量是不断减小的,BCD正确
本题难度:简单
4、计算题 (8分)如图所示,空间存在着电场强度E=2.5×102 N/C、方向竖直向上的匀强电场,在电场内一长为L=0.5 m的绝缘细线一端固定于O点,另一端拴着质量m=0.5 kg电荷量q=4×10-2 C的小球。现将细线拉至水平位置,将小球由静止释放,当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂。取g=10 m/s2。求:

(1)小球的电性;
(2)细线能承受的最大拉力值。
参考答案:(1)小球应带正电?(2)15N
本题解析:(1)当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断开,知电场力的方向向上,小球应带正电.
(2)由动能定理得,(qE?mg)L=
mv02?①
在最高点:T?(qE?mg)=m
?②
由①②解得:T=3(qE-mg)=15N.
本题难度:一般
5、选择题 在赤道处,将一小球向东水平抛出,落地点为a;给小球带上电荷后,仍以原来的速度抛出,考虑地磁场的影响,下列说法正确的是
[? ]
A.无论小球带何种电荷,小球仍会落在a点
B.无论小球带何种电荷,小球下落时间都会延长
C.若小球带负电荷,小球会落在更远的b点
D.若小球带正电荷,小球会落在更远的b点
参考答案:D
本题解析:
本题难度:一般