题目内容

（18分）如图a所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，现将一重力不计、比荷的正电荷置于电场中的O点由静止释放，经过后，电荷以的速度通过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）.计算结果可用π表示。
（1）求O点与直线MN之间的电势差；
（2）求图b中时刻电荷与O点的水平距离；
（3）如果在O点右方d=67.5cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间。
（1）112.5V; （2）4cm；（3） （12π+13π/45）×10-5s

试题分析：（1）电荷在电场中做匀加速直线运动，由动能定理uq=，
u=
（2）当磁场垂直纸面向外时，设电荷运动的半径为：
由得，
周期 ；
当磁场垂直纸面向里时，电荷运动的半径为：
,
周期
故电荷从t=0时刻开始做周期性运动，其运动轨迹如图甲所示
时刻电荷与O点的水平距离
  --                  

（3）电荷第一次通过MN开始，其运动的周期，
根据电荷的运动情况可知，电荷到达挡板前运动的完整周期数为15个，
此时电荷沿MN运动的距离，
则最后7.5cm的距离如图乙所示，有：。
解得：，
故电荷运动的总时间或（553π/45）×10-5s或（12π+13π/45）×10-5s
练习册系列答案
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回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒，半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。现用回旋加速器加速质子，为了使质子获得的动能增大为原来的4倍，可以（           ）
A．将D型金属盒的半径增大为原来的2倍
B．将磁场的磁感应强度增大为原来的4倍
C．将加速电场的电压增大为原来的4倍
D．将加速电场的频率增大为原来的4倍
如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴，一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，M、N之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g，求：

（1）电场强度E的大小和方向；
（2）小球从A点抛出时初速度v0的大小；
（3）小球从A点运动到N点的时间t．
如图所示，有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，其边界为一等腰直角三角形（边界上有磁场），ACD为三角形的三个顶点，AC=AD=L．今有一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以速度v=从CD边上的某点P既垂直于CD边又垂直于磁场的方向射入，然后从AD边上某点Q射出，则有（　　）
A．DP＜LB．DP＜LC．DQ≤LD．DQ≤L
（18分）如图所示，相距3L的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场，其中PT上方的电场I的场强方向竖直向下，PT下方的电场II的场强方向竖直向上，电场I的场强大小是电场Ⅱ的场强大小的两倍，在电场左边界AB上有点Q，PQ间距离为L。从某时刻起由Q以初速度v0沿水平方向垂直射入匀强电场的带电粒子，电量为＋q、质量为m。通过PT上的某点R进入匀强电场I后从CD边上的M点水平射出，其轨迹如图，若PR两点的距离为2L。不计粒子的重力。试求：
（1）匀强电场I的电场强度E的大小和MT之间的距离；
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（16分）如图所示，坐标系xOy在竖直平面内，水平轨道AB和斜面BC均光滑且绝缘，AB和BC的长度均为L，斜面BC与水平地面间的夹角θ=600?，有一质量为m、电量为+q的带电小球（可看成质点）被放在A点。已知在第一象限分布着互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上，场强大小，磁场为水平方向（图中垂直纸面向外），磁感应强度大小为B；在第二象限分布着沿x轴正向的水平匀强电场，场强大小。现将放在A点的带电小球由静止释放，则小球需经多少时间才能落到地面（小球所带的电量不变）？
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