题目内容

如图所示，MPQO为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E, 在M下方整个空间有垂直向里的匀强磁场，ACB为光滑固定的半圆形轨道，圆轨道半径为R， AB为半圆水平直径的两个端点，AC为圆弧。一个质量为m电荷量为q的带负电小球，从A点正上方高为H处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道。不计空气阻力及一切能量损失，关于带电粒子的运动情况，下列说法错误的是（ ）
A．小球一定能沿半圆形轨道从B点离开轨道
B．小球在AC部分可能做匀速圆周运动
C．若小球能从B点离开，上升的高度一定小于H
D．小球沿半圆形轨道从A运动至C点时的速度可能为零
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试题分析：假设电场力大于重力，则不可能从B点飞出，A错。如果电场力等于重力，则AC阶段靠洛伦兹力提供向心力，所以AC部分可能匀速圆周运动，B对。若可以从B飞出，在运动过程中由于电场力做负功，消耗一部分机械能，所以到B点后上升高度一定小于H，C对。由圆周运动知识可知若小球到达C点的速度为零，则在此之前就已脱轨了，D错。
点评：此类题型将物理学中常见的类型综合在一起，尤其是在判断运动轨迹时需要综合各种题目信息进行判断。
练习册系列答案
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如图所示，现有一带正电的粒子能够在正交的匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过。设产生匀强电场的两极板间电压为U，板间距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子带电荷量为q，进入速度为v(不计粒子的重力）。以下说法正确的是
A．匀速穿过时粒子速度v与U、d、B间的关系为
B．若只增大v，其他条件不变，则粒子仍能直线穿过
C．若只增大U，其他条件不变，则粒子仍能直线穿过
D．若保持两板间电压不变，只减小d，其他条件不变，粒子进入两板间后将向下偏
匀强电场的方向沿x轴正方向，电场强度E随x的分布如图所示，图中E0和d均为已知量．将带正电的质点A在O点由静止释放．A离开电场足够远后，再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放．当B在电场中运动时，A、B间的相互作用力及相互作用能均为零；B离开电场后，A、B间的相互作用视为静电作用．已知A的电荷量为Q，A和B的质量分别为m和．不计重力．
（1）求A在电场中的运动时间t；
（2）若B的电荷量为q=Q，求两质点相互作用能的最大值Epm；
（3）为使B离开电场后不改变运动方向，求B所带电荷量的最大值qm．
如图所示，圆心在原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域，在圆内区域Ⅰ（r≤R）和圆外区域Ⅱ（r＞R）分别存在两个磁场方向均垂直于XOY平面的匀强磁场；垂直于XOY平面放置了两块平面荧光屏，其中荧光屏甲平行于X轴放置在Y轴坐标为-2.22R的位置，荧光屏乙平行于Y轴放置在X轴坐标为3.5R的位置。现有一束质量为m、电荷量为q（q＞0）、动能为E0的粒子从坐标为（-R，0）的A点沿X轴正方向射入区域Ⅰ，最终打在荧光屏甲上，出现坐标为（0.4R,  -2.2R，）的亮点。若撤去圆外磁场，粒子打在荧光屏甲上，出现坐标为（0，-2.2R）的亮点M。此时，若将荧光屏甲沿Y轴负方向平移，则亮点的X轴坐标始终保持不变。（不计粒子重力影响）

（1）求在区域Ⅰ和Ⅱ中粒子运动速度v1、v2　的大小。
（2）求在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向。
（3）若上述两个磁场保持不变，荧光屏仍在初始位置，但从A点沿X轴正方向射入区域Ⅰ的粒子束改为质量为m、电荷量为-q、动能为3E0的粒子，求荧光屏上的亮点的位置。
（12分）如图所示，宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上，框架的上端接有一个压敏电阻元件，其阻值与其两端所加电压成正比，即R=kU，式中k为已知的常数．框架上有一质量为m，离地高为h的金属棒，金属棒与框架始终接触良好无摩擦，且保持水平，磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于框架平面向里．今将金属棒由静止释放，棒沿框架向下运动，不计金属棒电阻，重力加速度为g．试求：

（1）金属棒运动过程中，流过棒的电流大小和方向；
（2）金属棒落到地面时的速度大小；
（3）金属棒从释放到落地过程中通过电子元件的电量．
PQ为一根足够长的绝缘细直杆，处于竖直的平面内，与水平夹角为q斜放，空间充满磁感应强度B的匀强磁场，方向水平如图所示。一个质量为m，带有负电荷的小球套在PQ杆上，小球可沿杆滑动，球与杆之间的摩擦系数为（），小球带电量为q。现将小球由静止开始释放，试求小球在沿杆下滑过程中：

（1）小球最大加速度为多少？此时小球的速度是多少？
（2）下滑过程中，小球可达到的最大速度为多大？
如图是等离子体发电机示意图，平行金属板间的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，两板间距离为20cm，要使输出电压为220V，则等离子体垂直射入磁场的速度v=    m/s。a是电源的     极。
（12分）示波管是示波器的核心部分，它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。在电子枪中，电子由阴极K发射出来，经加速电场加速，然后通过两对相互垂直的偏转电极形成的电场，发生偏转。其示意图如图（图中只给出了一对方向偏转的电极）所示。电子束打在荧光屏上形成光迹。这三部分均封装于真空玻璃壳中。已知电子的电荷量=1.6×10C，质量=9.0×10kg，电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计，不考虑相对论效应。

（1）若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计，要使电子被加速后的动能达到1.6×10J，求加速电压为多大；
（2）电子被加速后进入偏转系统，X方向的偏转电极不加电压，只在方向偏转电极加电压，即只考虑电子沿Y（竖直）方向的偏转情况，偏转电极的极板长=4cm，两板间距离=1cm，Y极板右端与荧光屏的距离=18cm，当在偏转电极上加的正弦交变电压时，如果电子进入偏转电场的初速度，每个电子通过偏转电场的过程中，电场可视为稳定的匀强电场。求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度；
如图所示，一个带电的小球从P点自由下落，P点距场区边界MN高为h，边界MN下方有方向竖直向下、电场强度为E的匀强电场，同时还有垂直于纸面的匀强磁场，小球从边界上的a点进入电场与磁场的复合场后，恰能做匀速圆周运动，并从边界上的b点穿出，已知ab=L，求：

（1）小球的带电性质及其电荷量与质量的比值；
（2）该匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向；
（3）小球从P经a至b时，共需时间为多少？

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