1、简答题  如图21所示,水平直线MN为两个匀强磁场的分界面,MN上方的磁感应强度B1=B,MN下方的磁感应强度B2=2B,磁场方向均垂直纸面向外.在磁场的空间还存在匀强电场,电场强度大小为E,竖直向上.一带电小球从界面上的A点沿电场方向射入上部磁场区域后恰能在竖直方向上做匀速圆周运动.在A点的右侧的界面上有一点P,与A点的距离为d.要使小球能经过P点,则小球从A点射出的速度v应满足什么条件？

参考答案：
，（n=0、1、2、3……）

本题解析：小球射出后恰能在竖直平面内做匀速圆周运动，说明小受的电场力大小等于小球的重力，根据力的平衡有：mg=qE；①?（3分）

由于MN上下两部分的磁场强度的关系为B2=2B,有R=mv/qB可知小球在上方磁场中运动的半径R1与小球在下方磁场中运动的半径R2的关系为R1=2R2。（2分）
设小球在下方磁场中绕行n个半周期，在上方磁场中饶行（n+1）个半周期后恰好经过P点，则必须满足（n+1）2R1-n2R2=d，即（n+2）R1=d，（n=0、1、2、3……），（4分）
设对应n的速度为vn，有R=mvn/qB，（3分）
代入上式并联立①可解得：
，（n=0、1、2、3……），（3分）
其中当n分别等于0、1、2时，小球的轨迹如图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。（2分）

本题难度：一般

2、选择题  如图所示，质量为m，带电荷量为＋q的P环套在固定的水平长直绝缘杆上，整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现给环一向右的初速度，则

[? ]
A．环将向右减速，最后匀速
B．环将向右减速，最后停止运动
C．从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是
D．从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是

参考答案：AD

本题解析：

本题难度：一般

3、计算题  如图所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T。磁场内有一块足够大的平面感光平板ab，板面与磁场方向平行。在距ab的距离为l=10cm处，有一个点状的α放射源S，它仅在纸平面内向各个方向均匀地发射α粒子，设放射源每秒发射n=3.0×104个α粒子，每个α粒子的速度都是v= 6.0×106m/s。已知α粒子的电荷量与质量之比q/m=5.0×107C/kg。求每分钟有多少个α粒子打中ab感光平板？

参考答案：解：α粒子磁场中沿逆时针力向做匀速圆周运动，用R表示轨道半径，有
，由此得

因朝不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S，由此可知，某一圆轨迹以圆心O在图中N的左端与ab相切于P1 点，由此O点为能打到感光平板上的α粒子圆轨迹圆心左侧最低位置，设此时α粒子从S射出的方向与SN的夹角为θ，由几何关系可得。同理O"为圆心在图中N的右侧与ab相切于P2点，则此P2点为能打到感光平板上的α粒子圆轨迹圆心右侧最低位置，设此时α粒子从S射出的方向与SN的夹角为θ"，由上图几何关系可得θ"=30°，分析可知∠cSd=120°方向的α粒子不能打到ab感光平板上，则每分钟能打到ab感光平板上的α粒子数为个

本题解析：

本题难度：困难

4、计算题  如图所示，在直角坐标系XOY平面内,在Y＞0处有与X轴成60°角的匀强电场，场强大小E=103v/m，在Y＜0处有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=T。现从t=0时刻在坐标为(0,10cm)的P点由静止释放一比荷为104C/kg的带正电的微粒A，不计微粒的重力。求：

（1）微粒进入磁场后在磁场中运动的半径；
（2）第二次穿过X轴的时刻；
（3）在释放微粒A后又在电场中由静止释放另一个与A完全相同的微粒B，若要使微粒A在第二次穿过X轴到第三次穿过X轴的时间内与微粒B相遇，求微粒B释放的时刻和释放的位置。

参考答案：（1）（2）
（3）在时刻由静止释放B?
?

本题解析：（1）释放A微粒后在电场中沿电场方向做匀加速直线运动
由：EqL=
得：v=2×103m/s
由：
得：
(2)由几何关系可知：A在磁场中运动的圆心坐标为（0，?－cm）
A进入磁场前运动的时间t1：
得：
A进入磁场中运动的时间t2：

故在时刻A第二次穿过X轴
（3）设A第二次从Q穿过X轴，此时速度方向与X轴正方向成60°角，将此速度分解为垂直电场方向的速度V1和平行于电场方向V2。
在沿电场方向由：V2=at3?


故在时刻由静止释放B
垂直电场方向的位移：
沿电场方向的位移：
?

本题难度：一般

5、计算题  （18分）如图，静止于A处的离子，经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场，已知圆弧虚线的半径为R，其所在处场强为E、方向如图所示；离子质量为m、电荷量为q；、，离子重力不计。

（1）求加速电场的电压U；
（2）若离子恰好能打在Q点上，求矩形区域QNCD内匀强电场场强E0的值；
（3）若撤去矩形区域QNCD内的匀强电场，换为垂直纸面向里的匀强磁场，要求离子能最终打在QN上，求磁场磁感应强度B的取值范围。

参考答案：（1）（2）（3）

本题解析：（1）离子在加速电场中加速，根据动能定理：
离子辐射向电场中做匀速圆周运动，由牛顿定律：?解得：
（2）离子做类平抛运动：2d=vt，2d=
由牛顿第二定律得? qE0 = ma?则E0=
（3）离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有?
则
离子能打在QF上，则既没有从DQ边出去也没有从PF边出去，则离子运动径迹的边界如图中Ⅰ和Ⅱ。
由几何关系可知，离子能打到QF上，必须满足，则有

本题难度：一般