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1、简答题 在xoy平面内,第Ⅲ象限内的直线OM是电场与磁场的边界,OM与负x轴成45°角。在x<0且OM的左侧空间存在着负x方向的匀强电场E,场强大小为32N/C,在y<0且OM的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场B,磁感应强度大小为0.1T,如图(13)所示。一不计重力的带负电的微粒,从坐标原点O沿y轴负方向以υ0=2×103m/s的初速度进入磁场,已知微粒的带电量为q=5×10-18C,质量为m=1×10-24kg,(不计微粒所受重力),求:
(1)带电微粒第一次经过磁场边界的位置坐标;
(2)带电微粒在磁场区域运动的总时间;
(3)带电微粒最终离开电、磁场区域的位置坐标。
参考答案:
(1)位置坐标(-4×10-3m, -4×10-3m) (2)
?
(3)离开电、磁场时的位置坐标 (0,? 0.012m)
本题解析:(1)带电微粒从O点射入磁场,运动轨迹如图,第一次经过磁场边界上的A点,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得:
?………………………………………………………①(2分)
m ………………………………………………②(2分)
A点位置坐标(-4×10-3m, -4×10-3m)…………………………………③(1分)
(2)设带电微粒在磁场中做圆周运动的周期为
………………………………………………………………④(2分)
t=tOA+tAC=
?…………………………………………………⑤(2分)
代入数据解得t=T=1.256×10-5s …………………………………………⑥(2分)
(3)微粒从C点沿y轴正方向进入电场,做类平抛运动
?………………………………………………………………⑦(2分)
?……………………………………………………⑧(2分)
?………………………………………………………………⑨(1分)
代入数据解得
m?…………………………………………⑩(1分)
m="0.012m" ……………………⑽(2分)
离开电、磁场时的位置坐标 (0,? 0.012m) ……………………………⑾(1分)?

本题难度:一般
2、计算题 如图所示,在x-o-y坐标系中,以(r,0)为圆心,r为半径的圆形区域内存在匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。在y>r的足够大的区域内 ,存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E。从O点以相同速率向不同方向发射质子,质子的运动轨迹均在纸面内,且质子在磁场中运动的轨迹半径也为r。已知质子的电荷量为q,质量为m,不计质子所受重与及质子间相互作用力的影响。

小题1:求质子射入磁场时速度的大小:
小题2:若质子沿x轴正方向射入磁场,求质子从O点进入磁场到第二次离开磁场经历的时间。
参考答案:
小题1:
小题2:
本题解析:


本题难度:一般
3、选择题 空间存在如图所示的匀强电场E和匀强磁场B.下面关于带电粒子在其中运动情况的判断,正确的是(? )

A.若不计重力,粒子做匀速运动
的方向可沿y轴正方向,也可沿y轴负方向
B.若不计重力,粒子可沿x轴正方向做匀加速直线运动
C.若重力不能忽略,粒子不可能做匀速直线运动
D.若重力不能忽略,粒子仍可能做匀速直线运动
参考答案:选D.
本题解析:

若不计重力,当正电荷沿y轴正方向运动时,所受电场力沿x轴正方向,所受洛伦兹力沿x轴负方向;当二者满足qE=qvB时,粒子做匀速直线运动.当粒子带负电时,电场力与洛伦兹力均反向,仍可做匀速直线运动.但当粒子沿y轴负方向运动时,电场力与洛伦兹力总是同向的,粒子受力不能平衡,故不能做匀速直线运动,A错误;粒子沿x轴正方向运动时,因洛伦兹力沿y轴方向,粒子一定要偏转,故B错;重力不能忽略时,只要粒子运动方向和受力满足如图所示条件,粒子就可能做匀速直线运动,C错,D正确.
本题难度:一般
4、简答题 两块金属板a、b平行放置,板长l=10cm,两板间距d=3.0cm,两板间存在着与匀强电场正交的匀强磁场,磁感应强度B=2.5?10-4T,假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域.一束电子以一定的初速度v0=2.0×107m/s从两极板中间,沿垂直于电场、磁场的方向射入场中,无偏转地通过场区,如图10所示.已知电子电荷量的大小e=" 1.60" ?10-19C,质量m=0.91?10-30kg.

(1)求a、b两板间的电势差U为多大.
(2)若撤去磁场,求电子穿过电场偏离入射方向的距离.
(3)求撤去磁场后,电子通过电场区增加的动能.
?
参考答案:(1)150V?(2)1.1×10-2m?(3)8.8?10-18J
本题解析:(1)电子进入正交的电磁场不发生偏转,洛伦兹力与电场力平衡
ev0B =eE…………………………………………………………………2分
E=
……………………………………………………………………1分
解得U=150V……………………………………………………………………1分
(2)电子在电场中做匀变速曲线运动,设电子通过场区的时间为t,偏转的距离为y,则
…………………………………………………………………2分
…………………………………………………………………2分
………………………………………………………………2分
解得y=1.1×10-2m………………………………………………………………1分
(3)因电子通过电场时只有电场力做功,由动能定理得
…………………………………………………………………4分
解得
8.8?10-18J…………………………………………………………1分
本题难度:一般
5、计算题 有一个正方体形的匀强磁场和匀强电场区域,它的截面为边长L=0.20m的正方形,其电场强度为
,磁感应强度
,磁场方向水平且垂直纸面向里,当一束质荷比为
的正离子流(其重力和离子间相互作用不计)以一定的速度从电磁场的正方体区域的左侧边界中点射入,如图所示。(计算结果保留两位有效数字)
(1)要使离子流穿过电场和磁场区域而不发生偏转,电场强度的方向如何?离子流的速度多大?
(2)在上一问的情况下,在离电场和磁场区域右边界D=0.40m处有与边界平行的平直荧光屏。若只撤去电场,离子流击中屏上a点;若只撤去磁场,离子流击中屏上b点。求ab间距离。(a,b两点图中未画出)

参考答案:解:(1)电场竖直向下,且
(2)若撤去电场,
设从右边界飞出,则分析可知偏角
且
,即的确由右边界飞出

若撤去磁场,设离子也从右边界飞出,则
,
,假设正确
,即
本题解析:
本题难度:一般