热门试卷

22．在竖直平面内存在着互相垂直的水平匀强电场和水平匀强磁场。该场中有一长为L的绝缘硬直板AC，与水平方向成角，如图所示。质量为m的带电物块（可视为质点），从板的A端由静止开始下滑，到达C端时物块对板面恰无压力，物块与板之间的动摩擦因数为。在物块离开C端的同时撤去磁场，物块离开板后能运动到C端正下方高度差为的P点，过P点时的速度为，（重力加速度为g）求：

（1）物块从C点到P点电势能的改变量；
（2）物块过C端时的速度大小；
（3）在电场强度与磁感应强度比值为条件下，物块从A到C过程中克服摩擦力做的功。

21．汤姆孙测定电子比荷的实验装置如图甲所示。从阴极K发出的电子束经加速后，以相同速度沿水平中轴线射入极板D1、D2区域，射出后打在光屏上形成光点。在极板D1、D2区域内，若不加电场和磁场，电子将打在P1点；若只加偏转电压U，电子将打在P2点；若同时加上偏转电压U和一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，电子又将打在P1点。已知极板长度为L，极板间距为d。忽略电子的重力及电子间的相互作用。

(1)求电子射人极板D1、D2区域时的速度大小；

(2)打在P2点的电子，相当于从D1、D2中轴线的中点O’射出，如图乙中的O’ P2所示，已知试推导出电子比荷的表达式；

(3)若两极板间只加题中所述的匀强磁场，电子在极板间的轨迹为一段圆弧，射出后打在P3点。测得圆弧半径为2L、P3与P1间距也为2L，求图乙中P1与P2点的间距a。

22．如图甲所示，空间Ⅰ区域存在方向垂直纸面向里的有界匀强磁场，左右边界线MN与PQ相互平行，MN右侧空间Ⅱ区域存在一周期性变化的匀强电场，方向沿纸面垂直MN边界，电场强度的变化规律如图乙所示（规定向左为电场的正方向）．一质量为m、电荷量为+q的粒子，在t=0时刻从电场中A点由静止开始运动，粒子重力不计．

（1）若场强大小E1=E2=E，A点到MN的距离为L，为使粒子进入磁场时速度最大，交变电场变化周期的最小值T0应为多少？粒子的最大速度v0为多大？

（2）设磁场宽度为d，改变磁感应强度B的大小，使粒子以速度v1进入磁场后都能从磁场左边界PQ穿出，求磁感应强度B满足的条件及该粒子穿过磁场时间t的范围．

（3）若电场的场强大小E1=2E0，E2=E0，电场变化周期为T，t=0时刻从电场中A点释放的粒子经过n个周期正好到达MN边界，假定磁场足够宽，粒子经过磁场偏转后又回到电场中，向右运动的最大距离和A点到MN的距离相等．求粒子到达MN时的速度大小v和匀强磁场的磁感应强度大小B．

22．如图甲所示，一个n=100匝，面积为S=0．6m2的圆形金属线圈，其总电阻产2．0Ω, 与R=10Ω的电阻连接成闭合电路。线圈内存在方向垂直于纸面向里，磁感应强度按B+=2t + 3 (T)规律变化的 磁场。电阻R两端并联一对平行金属板M、N，N板右 侧为坐标系的第一象限（坐标原点O在N板的下端），虚线OA与x轴成45°角。yOA区域有垂直于纸面向外 的匀强磁场B,xOA区域加如图乙所示周期性变化的电 场E(规定沿X轴正方向的电场为正）。在靠近M板的P 点由静止释放一个质量为m = 2xlO-3kg,带电量 q=0．1C的粒子(重力不计)，粒子经过N板的小孔 Q (0, 2m)点垂直于y轴进入第一象限。t=0 (从粒 子进入电场时开始计时）时刻粒子经过OA上某点(未画 出)沿-y方向进入电场，最后恰好垂直打在x轴上的 C (1．5m, 0)点。求：

(1)    金属线圈的感应电动势和平行金属板MN间的电压U;

(2)    yOA区域内的磁感应强度B

(3)    xOA区域内电场的变化周期T和电场强度E0。

22.如图甲所示，两平行金属板长度l不超过0.2 m，两板间电压U随时间t变化的图象如图乙所示。在金属板右侧有一左边界为MN.右边无界的匀强磁场，磁感应强度B =0.01 T，方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子连续不断地以速度v0=105m/s射入电场中，初速度方向沿两板间的中线OO’方向。磁场边界MN与中线OO’垂直。已知带电粒子的比荷q/m=108C/kg，粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略不计。

(1) 在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场强度看作是恒定的。请通过计算说明这种处理能够成立的理由；

(2)设t=0.1 s时刻射人电场的带电粒子恰能从金属板边缘穿越电场射入磁场，求该带电粒子射出电场时速度的大小；

(3) 对于所有经过电场射入磁场的带电粒子，设其射人磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d,试判断d的大小是否随时间变化？若不变，证明你的结论；若变化，求出d的变化范围。

22．如图，直线上方有平行于纸面且与MN成45°的有界匀强电场，电场强度大小为E；MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小未知。今从MN上的O点向磁场中射入一个速度大小为v、方向与MN成45°角的带正电粒子，该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R。若该粒子从O点进入磁场后第三次经过直线MN后又恰好通过O点。不计粒子的重力。求：

⑴粒子第三次经过直线MN时的位置；

⑵磁感应强度大小；

⑶粒子从O点出发到再次回到O点所需的时间。

22.如图所示，在一二象限内范围内有竖直向下的运强电场E，电场的上边界方程为。在三四象限内存在垂直于纸面向里、边界方程为的匀强磁场。现在第二象限中电场的上边界有许多质量为m，电量为q的正离子，在处有一荧光屏，当正离子达到荧光屏时会发光，不计重力和离子间相互作用力。

（1）求在处释放的离子进入磁场时速度（本小题x可作为已知量）。

（2）若仅让横坐标的离子释放，它最后能经过点，求从释放到经过点所需时间t.

（3）若同时将离子由静止释放，释放后一段时间发现荧光屏上只有一点持续发出荧光。求该点坐标和磁感应强度。

第22题图

22.如图甲所示,在竖直方向存在着两种区域:无电场区域和有理想边界的匀强电场区域。两种区域相互间隔出现，竖直高度均为h。电场区域共有n个，水平方向足够长,每一电场区域场强的大小均为E,且E=，场强的方向均竖直向上。一个质量为m．电荷量为q的带正电小球(看作质点），从第一无电场区域的上边缘由静止下落，不计空气阻力。求：

(1)小球刚离开第n个电场区域时的速度大小；

(2)小球从开始运动到刚好离开第n个电场区域所经历的总时间；

(3)若在第n个电场区域内加上水平方向的磁场，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，已知图象中B0=，磁感应强度变化的周期T是带电小球在磁场中作匀速圆周运动周期的2倍，问哪段时间内进入第n个电场的小球能返回到与出发点等高的位置？

22．如图a所示，平行金属板A、B间的电压UAB=200V， B板有一小孔O，靠近B板有一固定的绝缘圆筒，其横截面半径R=m，O＇在圆筒轴线上，筒壁有小孔H， O＇HO共线且与轴线垂直。现有一比荷C/kg的带正电粒子，从A板附近静止释放，在电场力作用下沿OO＇方向射入圆筒。从粒子进入圆筒开始（计时零点），在圆筒内加入方向与轴线平行向里的交变磁场，磁感应强度随时间变化如图b（垂直纸面向里为磁场正方向），粒子在磁场力作用下发生偏转并与筒壁碰撞。（粒子与筒壁碰撞前后动能和电量不变，且不计重力、碰撞的时间及磁场变化产生的感应影响。）问：

（1）粒子第一次到达 O点时的速率；

（2）如果图b中的t1时刻就是粒子从进入圆筒第一次撞到圆筒时刻，t1为多少；

（3）如果图b中的t1和t1+t2时刻分别是粒子从进入圆筒第一次和第二次撞到圆筒的时刻，要使粒子能做周期性的往返运动，则金属板A和B间的距离d至少多大。

22．如下图所示，带电平行金属板PQ和MN之间距离为d；两金属板之间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。建立如图所示的坐标系，x轴平行于金属板，且与金属板中心线重合，y轴垂直于金属板。区域I的左边界是y轴，右边界与区域II的左边界重合，且与y轴平行；区域II的左、右边界平行。在区域I和区域II内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小均为B，区域I内的磁场垂直于Oxy平面向外，区域II内的磁场垂直于Oxy平面向里。一电子沿着x轴正向以速度v0射入平行板之间，在平行板间恰好沿着x轴正向做直线运动，并先后通过区域I和II。已知电子电量为e，质量为m，区域I和区域II沿x轴方向宽度均为。不计电子重力。

（1）求两金属板之间电势差U；

（2）求电子从区域II右边界射出时，射出点的纵坐标y；

（3）撤除区域I中的磁场而在其中加上沿x轴正向匀强电场，使得该电子刚好不能从区域II的右边界飞出。求电子两次经过y轴的时间间隔t。

26．如图，在xOy平面第一象限有一匀强电场，电场方向平行y轴向下．在第四象限内存在一有界匀强磁场，左边界为y轴，右边界为的直线．磁场方向垂直纸面向外．一质量为m、带电量为q的正粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射入匀强电场，在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向45°角进入匀强磁场．已知OQ＝l，不计粒子重力．求：

（1）P与O点的距离；

（2）要使粒子能再进入电场，磁感应强度B的范围；

（3）要使粒子能第二次进入磁场，磁感应强度B的范围．

22.（20分）如图所示，两块很大的平行导体板MN、PQ产生竖直向上的匀强电场，两平行导体板与一半径为r的单匝线圈连接，在线圈内有一方向垂直线圈平面向里，磁感应强度变化率为的匀强磁场B1。在两导体板之间还存在有理想边界的匀强磁场，匀强磁场分为Ⅰ、Ⅱ两个区域，其边界为MN、ST、PQ，磁感应强度大小均为B2，方向如图所示，Ⅰ区域高度为d1，Ⅱ区域的高度为d2。一个质量为m、电量为q的带正电的小球从MN板上方的O点由静止开始下落，穿过MN板的小孔进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，Ⅱ区域的高度d2足够大，带电小球在运动中不会与PQ板相碰，重力加速度为g。

(1)求线圈内匀强磁场的磁感应强度变化率；

(2)若带电小球运动后恰能回到O点，求带电小球释放时距MN的高度h；

(3)若带电小球从距MN的高度为3h的O'点由静止开始下落，为使带电小球运动后仍能回到O'点，在其他条件不变的前提下，仅将磁场II上边界ST向下移动一定距离，求磁场II上边界ST向下移动的距离y。

22．如图（甲）所示，在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场，右侧有一个以点(3L，0)为圆心、半径为L的圆形区域，圆形区域与x轴的交点分别为M、N。现有一质量为m，带电量为e的电子，从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场，飞出电场后从M点进入圆形区域，速度方向与x轴夹角为30°。此时在圆形区域加如图（乙）所示周期性变化的磁场，以垂直于纸面向外为磁场正方向），最后电子运动一段时间后从N飞出，速度方向与进入磁场时的速度方向相同（与x轴夹角也为30°）。求：

（1）电子进入圆形磁场区域时的速度大小；

（2） 0≤x≤L区域内匀强电场场强E的大小；

（3） 写出圆形磁场区域磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的表达式。

21．（18分）在平面直角坐标系xOy中，第一象限存在如图所示的匀强电场，场强方向与y轴负方向成θ角。第四象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.4T。一荷质比=5.0×105C/kg的带正电的粒子从y轴负半轴上的P点以速度v0=4.0×l03m/s垂直于y轴射入磁场，经x轴上的N点与x轴负方向也成θ角射入电场,最后恰好从坐标原点O射出，已知θ= 60°，不计粒子重力。求：

（1）粒子在磁场中运动的轨道半径r；

（2）粒子在磁场中从P点运动到N点的时间t；

（3）匀强电场场强E的大小。