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1、计算题 如图所示,竖直放置的正对平行金属板长
,板间距离也为
,两板间有场强为
的匀强电场(电场仅限于两板之间),右极板的下端刚好处在一有界匀强磁场的
边界(虚线所示)上,该边界与水平成45°夹角,边界线以右有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为
、电量为
的电子在左侧金属板的中
点从静止开始,在电场力作用下加速向右运动,穿过
右极板中心小孔后,进入匀强磁场
。求:
(1)从电子开始运动到进入匀强磁场所需的时间;
(2)匀强磁场的磁感应强度
应满足什么条件,才能
保证电子从磁场出来后,还能穿越正对平行金属
板间的电场区域。
参考答案:(1)电子在电场中做匀加速运动,设离开电场时速度为
,所用时间为
,根据牛顿定律及运动规律得:


(2)电子在磁场中做圆周运动,经圆周从磁场出来时,速度应沿竖直方向,在电场中做类平抛运动。设电子穿越电场所需时间为
,偏转距离为
,则

为保证电子从磁场出来后能进入电场并能从电场中出来,电子在磁场中运动的半径R应满足

电子在磁场中运动轨道半径:
由以上公式可得:
本题解析:略
本题难度:简单
2、计算题 电量为q质量为m的负粒子,由静止从电场边界上O点进入如图所示的电场、磁场,电场强度为E,磁感强度为B,电场宽度为L,磁场足够大。(不计带电粒子重力)
1)求带电粒子从O点出发后第一次到达电磁场边界时的速度;
2)求带电粒子从O点出发后到第二次到达电磁场边界时的时间;
3)求带电粒子从O点出发后到第三次到达电磁场边界过程中经过的路程;
?
参考答案:(1)
,解得
(3分)
(2)在电场中:
,(2分);在磁场中:
,(2分)
(1分)
(3)在电场中:
(2分);在磁场中:
(2分)
(1分)
本题解析:略
本题难度:简单
3、选择题 如下图所示,虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场,有一个带正电荷的小球(电荷量为+q,质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下,那么,带电小球可能沿直线通过下列的哪个电磁混合场
参考答案:CD
本题解析:对A小球进入混合场后,受的电场力方向水平向左,由左手定则得小球受的洛伦兹力水平向右,若两力平衡,小球在重力的作用下要做加速运动,速度变大,洛伦兹力变大,所以小球不能沿直线通过,A错;对B小球进入混合场后,受的电场力方向竖直向上,由左手定则得小球受的洛伦兹力垂直纸面向外,所以小球所受的合力方向与速度方向一定不在一条直线上,小球不能沿直线通过,B错;对C小球进入混合场后,受的电场力方向斜向左上方,由左手定则得小球受的洛伦兹力水平向右,重力竖直向下,三个力的合力可能为零,带电小球可能沿直线通过,C对;对D小球进入混合场后,受的电场力方向竖直向上,因速度方向与磁场平行,小球不受洛伦兹力,所以小球的合力方向与初速度方向在一直线上,带电小球一定沿直线通过,D对。
点评:本题学生可分别作出小球在混合场的受力示意图,据图分析合力与初速度的关系。
本题难度:一般
4、计算题 磁流体发电是一种新型发电方式,图1和图2是其工作原理示意图。图1中的长方体是发电导管,其中空部分的长、高、宽分别为l、a、b,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻R1相连。整个发电导管处于图2中磁场线圈产生的匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图所示。发电导管内有电阻率为ρ的高温、高速电离气体沿导管向右流动,并通过专用管道导出。由于运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。设发电导管内电离气体流速处处相同,且不存在磁场时电离气体流速为v0,电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比,发电导管两端的电离气体压强差△p维持恒定,求:
(1)不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F多大;
(2)磁流体发电机的电动势E的大小;
(3)磁流体发电机发电导管的输入功率P。

参考答案:解:(1)不存在磁场时,由力的平衡得
(2)设磁场存在时的气体流速为v,则磁流体发电机的电动势
回路中的电流
电流I受到的安培力
设F"为存在磁场时的摩擦阻力,依题意
存在磁场时,由力的平衡得
根据上述各式解得
(3)磁流体发电机发电导管的输入功率
由能量守恒定律得
故
本题解析:
本题难度:困难
5、计算题 如图所示,质量为2 g的小球,带有1×10
?C负电荷,静置于水平绝缘桌面MN上的P点,P距桌面右端点N的距离为0.5 m,小球与水平桌面之间的动摩擦因数为0.1,桌面MN距水平面OO′的高度为1.2 m.过N点的竖直虚线右侧存在互相正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向下,场强E=20 N/C,磁场方向水平向里,磁感应强度B =2.5 T.现突然在桌面正上方加一场强也为E,方向水平向左的匀强电场,使小球沿MN运动,最终落到水平面OO′上.g取10 m/s
,求
(1)小球从P点到刚落到水平面OO′所需的时间;
(2)小球从P点到刚落到水平面OO′的运动过程中,机械能和电势能的改变量各是多少?
参考答案:t=1.2s?△E=0.014J.
本题解析:略
本题难度:一般