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1、简答题 如图a所示,与水平方向成37°角的直线MN下方有与MN垂直向上的匀强电场,现将一重力不计、比荷
=106c/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放,经过×10-5s后,电荷以v0=1.5×l04m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场,磁场与纸面垂直,磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正,以电荷第一次通过MN时为t=0时刻).求:
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)图b中t=×10-5s时刻电荷与第一次通过MN的位置相距多远;
(3)如果电荷第一次通过MN的位置到N点的距离d=68cm,在N点上方且垂直MN放置足够大的挡板.求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间.

参考答案:(1)电荷在电场中做匀加速直线运动过程,设其在电场中运动的时间为t1,有:
v0=at1
Eq=ma
联立解得:
E=mv0qt1=1.5×104106×π15×10-5=7.2×103N/C
(2)当磁场垂直纸面向外时,电荷运动的半径:
r1=mv0B1q=1.5×1040.3×106=0.05m=5cm
周期:T1=2πmB1q=2π3×10-5s
当磁场垂直纸面向里时,电荷运动的半径:
r2=mv0B2q=1.5×1040.5×106=0.03m=3cm
周期:T2=2πmB2q=2π5×10-5s
故电荷从t=0时刻开始做周期性运动,其运动轨迹如图所示.
t=4π5×10-5s时刻电荷与O点的水平距离:△d=2(r1-r2)=4cm
(3)电荷从第一次通过MN开始,其运动的周期为:T=4π5×10-5s
根据电荷的运动情况可知,电荷到达档板前运动的完整周期数为15个,有:
电荷沿ON运动的距离:s=15×△d=60cm
故最后8cm的距离如图所示,有:r1+r1cosα=d-s
解得:cosα=0.6则 α=53°
故电荷运动的总时间:t总=t1+15T+12T1-53°360°T1=3.86×10-4s
答:(1)匀强电场的电场强度E为7.2×103N/C.
(2)图b中t=4π5×10-5s时刻电荷与O点的水平距离为4cm.
(3)电荷从O点出发运动到挡板所需的时间为3.86×10-4s.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 如图所示,竖直放置的两块很大的平行金属板a、b,相距为d,ab间的电场强度为E,今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场,当它飞到b板时,速度大小不变,而方向变成水平方向,且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域,bc宽度也为d,所加电场大小为E,方向竖直向上,磁感应强度方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小等于
,重力加速度为g,则下列关于粒子运动的有关说法中正确的是( )
A.粒子在ab区域中做匀变速运动,运动时间为
B.粒子在bc区域中做匀速圆周运动,圆周半径r=2d
C.粒子在bc区域中做匀速圆周运动,运动时间为
D.粒子在ab、bc区域中运动的总时间为
参考答案:A、将粒子在电场中的运动沿水平和竖直方向正交分解,水平分运动为初速度为零的匀加速运动,竖直分运动为末速度为零的匀减速运动,根据运动学公式,有
水平方向:v0=at,d=v202g
竖直方向:0=v0-gt
解得
a=g? ①
t=v0t ②
故A正确;
B、粒子在复合场中运动时,由于电场力与重力平衡,故粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
qv0B=mv2r
解得
r=mv0qB ③

由①②③得到r=2d,故B正确;
C、由于r=2d,画出轨迹,如图
由几何关系,得到回旋角度为30°,故在复合场中的运动时间为
t2=T12=πm6qB=πd3v0 故C错误;
D、粒子在电场中运动时间为
t1=d.vx=dv02=2dv0
故粒子在ab、bc区域中运动的总时间为t=t1+t2=(π+6)d3v0,故D正确;
故选ABD.
本题解析:
本题难度:一般
3、简答题 在半径为R的半圆形区域中有一匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面,磁感应强度为B.一质量为m,带有电量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径AD方向经P点(AP=d)射入磁场(不计重力影响).
(1)如果粒子恰好从A点射出磁场,求入射粒子的速度.
(2)如果粒子经纸面内Q点从磁场中射出,出射方向与半圆在Q点切线方向的夹角为φ(如图).求入射粒子的速度.
参考答案:

(1)由于粒子在P点垂直射入磁场,故圆弧轨道的圆心在AP上,AP是直径.
设入射粒子的速度为v1,由洛伦兹力的表达式和牛顿第二定律得:mv21d2=qBv1
解得:v1=qBd2m
(2)设O′是粒子在磁场中圆弧轨道的圆心,连接O′Q,设O′Q=R′.
由几何关系得:∠OQO′=φ? OO′=R′+R-d
由余弦定理得:(OO/)2=R2+R/2-2RR/cosφ
解得:R/=d(2R-d)2[R(1+cosφ)-d]
设入射粒子的速度为v,由mv2R/=qvB
解出:v=qBd(2R-d)2m[R(1+cosφ)-d]
答:(1)如果粒子恰好从A点射出磁场,入射粒子的速度为qBd2m.
(2)如果粒子经纸面内Q点从磁场中射出,出射方向与半圆在Q点切线方向的夹角为φ(如图).入射粒子的速度为qBd(2R-d)2m[R(1+cosφ)-d].
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 有一个电子射线管(阴极射线管),放在一通电直导线的上方,发现射线的径迹如图所示,则此导线该如何放置,且电流的流向如何( )
A.直导线如图所示位置放置,电流从A流向B
B.直导线如图所示位置放置,电流从B流向A
C.直导线垂直于纸面放置,电流流向纸内
D.直导线垂直于纸面放置,电流流向纸外