参考答案：由题，电荷经过a、b点时的动能分别为23eV和5eV，动能减小为18eV．而相邻的等势面之间的电势差相等，电荷在相邻等势面间运动时电场力做功相等，电势能变化量相等，则电荷从3等势面到4等势面时，动能减小6eV，电势能增大，等势面3的电势为0，电荷经过b时电势能为6eV；
又由题，电荷经b点时的动能为5eV，所以电荷的总能量为E=Ep+Ek=6eV+5eV=11eV，其电势能变为-8eV时，根据能量守恒定律得到，动能应为19eV．
故选D．

本题解析：

本题难度：一般

4、计算题  （10分）如图21所示，两根金属平行导轨MN和PQ放在水平面上，左端向上弯曲且光滑，导轨间距为L，电阻不计。水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场，相距一段距离不重叠，磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端，磁感强度大小为B，方向竖直向上；磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B，方向竖直向下。质量均为m、电阻均为R的金属棒a和b垂直导轨放置在其上，金属棒b置于磁场Ⅱ的右边界CD处。现将金属棒a从弯曲导轨上某一高处由静止释放，使其沿导轨运动。设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。
（1）若水平段导轨粗糙，两金属棒与水平段导轨间的最大摩擦力均为mg，将金属棒a从距水平面高度h处由静止释放。求：
?金属棒a刚进入磁场Ⅰ时，通过金属棒b的电流大小；
?若金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b能在导轨上保持静止，通过计算分析金属棒a释放时的高度h应满足的条件；
（2）若水平段导轨是光滑的，将金属棒a仍从高度h处由静止释放，使其进入磁场Ⅰ。设两磁场区域足够大，求金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b中可能产生焦耳热的最大值。

参考答案：（1）①②?（2）

本题解析：（1）①金属棒在弯曲光滑导轨上运动的过程中，机械能守恒，设其刚进入磁场Ⅰ时速度为，产生的感应电动势为，电路中的电流为。
由机械能守恒 ，解得
感应电动势，对回路
解得：?（3分）
②对金属棒b：所受安培力?
又因 I=
金属棒b棒保持静止的条件为
解得 ?（3分）
（2）金属棒a在磁场Ⅰ中减速运动，感应电动势逐渐减小，金属棒b在磁场Ⅱ中加速运动，感应电动势逐渐增加，当两者相等时，回路中感应电流为0，此后金属棒a、b都做匀速运动。设金属棒a、b最终的速度大小分别为，整个过程中安培力对金属棒a、b的冲量大小分别为。
由，解得
设向右为正方向：对金属棒a，由动量定理有?
对金属棒b，由动量定理有
由于金属棒a、b在运动过程中电流始终相等，则金属棒a受到的安培力始终为金属棒b受到安培力的2倍，因此有两金属棒受到的冲量的大小关系
解得，
根据能量守恒，回路中产生的焦耳热

?（4分）

本题难度：一般

5、计算题  如图，ABCD为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB段是倾斜的，倾角为370，BC段是水平的，CD段为半径R=0.15 m的半圆，三段轨道均光滑连接，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E=5.0×103 V/m。一带正电的导体小球甲，在A点从静止开始沿轨道运动，与静止在C点不带电的相同小球乙发生弹性碰撞，碰撞后速度交换。已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg，小球甲所带电荷量为q甲=2.0×10-5C，g取10 m/s2，假设甲、乙两球可视为质点，并不考虑它们之间的静电力，且整个运动过程与轨道间无电荷转移。
（1）若甲、乙两球碰撞后，小球乙恰能通过轨道的最高点D，试求小球乙在刚过C点时对轨道的压力；
（2）若水平轨道足够长，在甲、乙两球碰撞后，小球乙能通过轨道的最高点D，则小球甲应至少从距BC水平面多高的地方滑下?
（3）若倾斜轨道AB可在水平轨道上移动，在满足(1)问和能垂直打在倾斜轨道的条件下，试问小球乙在离开D点后经多长时间打在倾斜轨道AB上？

参考答案：因甲乙小球相同，则碰撞后两个小球的电量都为q=q甲/2=1.0×10-5C (1分)
其电场力Eq="0.05N?" mg=0.1N
设小球乙恰能通过轨道的最高点D时的速率为vD，在D点：由牛顿第二定律得：
Eq+mg=?解得：vD="0.15m/s?" (1分)
（1）小球乙从C到D的过程：
由动能定理：?(2分)
在C点：由牛顿第二定律得：?(2分)
解得：NC=6（Eq+mg）="0.9N?" (2分)
由牛顿第三定律得：小球乙在刚过C点时对轨道的压力大小为N=0.9N
方向竖直向下? (2分)
（2）设小球甲从高度为h时滑下与小球乙碰撞后，小球乙恰能通过轨道的最高点D，
由动能定理：?（2分）
解得：h=m??（2分）
（3）小球乙离开D点做类平抛运动，加速度a==15m/s2?（2分）
?当小球乙垂直打在斜面上时，其竖直速度vy=at=vctan530="0.2m/s?" （2分）
?故：时间t=s?（2分）

本题解析：略

本题难度：一般