1、计算题  (12分)如图所示，质量为m、带电荷量为＋q的粒子，从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入．已知两极间距为d，磁感应强度为B，这时粒子恰能沿直线穿过电场和磁场区域．今将磁感应强度增大到某值，则粒子将落到极板上．已知粒子重力不计，则粒子落到极板上时的动能为多少？

参考答案：

本题解析：带电粒子做匀速直线运动时，有
磁感应强度增大，则洛伦兹力增大，粒子向洛伦兹力方向偏转，当粒子到达极板时，电场力做负功，则：

解得：

本题难度：一般

2、计算题  如图所示，串联阻值为R的闭合电路中，面积为S的正方形区域abcd存在一个方向垂直纸面向外、磁感应强度均匀增加且变化率为k的匀强磁场Bt，abcd的电阻值也为R，其他电阻不计。电阻两端又向右并联一个平行板电容器。在靠近M板处由静止释放一质量为m、电量为+q的带电粒子（不计重力），经过N板的小孔P进入一个垂直纸面向内、磁感应强度为B的圆形匀强磁场，已知该圆形匀强磁场的半径为。求：
（1）电容器获得的电压；
（2）带电粒子从小孔P射入匀强磁场时的速度；
（3）带电粒子在圆形磁场运动时的轨道半径及它离开磁场时的偏转角。

参考答案：解：（1）根据法拉第电磁感应定律，闭合电路的电动势为
根据闭合电路的欧姆定律，闭合电路的电流为
电阻获得的电压
因电容器与电阻是并联的，故电容器获得的电压
（2）带电粒子在电容器中受到电场力作用而做匀加速直线运动，根据动能定理，有：
得到带电粒子从小孔射入匀强磁场时的速度为
（3）带电粒子进入圆形匀强磁场后，洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力，有：
得带电粒子在圆形匀强磁场运动的半径为
又圆形磁场的半径，即
根据左手定则，带电粒子在圆形磁场向右转过的圆周（如右图所示），故它离开磁场时的偏转角为90°。

本题解析：

本题难度：困难

3、简答题  如图甲是一种自由电子激光器的原理示意图。经电场加速后的高速电子束，射入上下排列着许多磁铁的管中。相邻两块磁铁的极性是相反的。电子在垂直于磁场的方向上摆动着前进，电子在摆动的过程中发射出光子。管子两端的反射镜（图中未画出）使光子来回反射，光子与自由电子发生相互作用，使光子能量不断增大，从而产生激光输出。

（1）若该激光器发射激光的功率为P = 6.63×10 9 W，激光的频率为υ = 1.0×1016 Hz。则该激光器每秒发出多少个激光光子？（普朗克常量= 6.63×10－34 J·s）
（2）若加速电压U =1.8×10 4 V，取电子质量= 9×10－31 kg，电子电荷量e =1.6×10－19C。每对磁极间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度为B = 9×10－4 T。每个磁极的左右宽度为L="30" cm，厚度为2 L 。忽略左右磁极间的缝隙距离，认为电子在磁场中运动的速度大小不变。电子经电场加速后，从上下磁极间缝隙的正中间垂直于磁场方向射入第1对磁极的磁场中，电子一共可通过几对磁极？在图乙的俯视图中，画出电子在磁场中运动轨迹的示意图（尺寸比图甲略有放大）。
?

参考答案：（1）?1.0×10 27?（2）3

本题解析：（1）每个激光光子的能量?E = hυ?（3分）
设激光器每秒发射n个光子?Pt = (nt) E　　（3分）
求出　　　　　?n = 1.0×10 27?（1分）
（2）设电子经电场加速获得的速度为v
由动能定理?　　　　　（2分）
设电子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R
?（2分）
电子在磁极间的运动轨迹如右图所示　　　　　（4分）
（只画出第一段圆弧，若比例对给2分，比例不对不给分。）　　
电子穿过每对磁极的侧移距离均相同，设为ΔL
由图可知　　　　ΔL = R－?（2分）(=0.1m)
电子通过的磁极个数　　?　（2分）(==3)
求出　　　　?　　N =" 3" ?　（1分）

本题难度：一般

4、选择题  水平放置的平行金属板a、b带有等量正负电荷，a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电的液滴在两板间做直线运动.关于液滴在两板间运动的情况，可能是（?）

A．沿竖直方向向下运动
B．沿竖直方向向上运动
C．沿水平方向向右运动
D．沿水平方向向左运动

参考答案：C

本题解析：由于带电液滴所受电场力、重力方向均竖直向下，只有当洛伦兹力的方向与重力、电场力合力等大反向时才能做直线运动，且做匀速直线运动，故其运动方向只能沿水平向右，故C正确，ABD错误.

本题难度：一般

5、计算题  （12分）如图，在xoy平面第一象限内有平行于y轴的匀强电场和垂直于xoy平面的匀强磁场，匀强电场电场强度为E。一带电量为+q的小球从y轴上离坐标原点距离为L的A点处，以沿x正向的初速度进入第一象限，如果电场和磁场同时存在，小球将做匀速圆周运动，并从x轴上距坐标原点L/2的C点离开磁场。如果只撤去磁场，并且将电场反向，带电小球以相同的初速度从A点进入第一象限，仍然从x轴上距坐标原点L/2的C点离开电场。求：

（1）小球从A点出发时的初速度大小；
（2）磁感应强度B的大小和方向；
（3）如果在第一象限内存在的磁场范围是一个矩形，求这一范围的最小面积。

参考答案：（1）（2）（3）

本题解析：(1)由带电小球做匀速圆周运动可得：
所以电场反向后，竖直方向受力，
小球做类平抛运动，有，
联立可得：
（2）带电小球做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，所以，
由圆周运动轨迹分析可得：
解得：，代入可得
（3）由小球运动轨迹的范围可最小矩形磁场的长宽分别为，解得
,故面积为

本题难度：一般