16. (1)设匀强磁场的磁感应强度的大小为B。令圆弧是自C点垂直于BC入射的电子在磁场中的运行轨道。电子所受到的磁场的作用力

应指向圆弧的圆心，因而磁场的方向应垂直于纸面向外。圆弧的圆心在CB边或其延长线上。依题意，圆心在A、C连线的中垂线上，故B 点即为圆心，圆半径为按照牛顿定律有

　 联立①②式得

(2)由(1)中决定的磁感应强度的方向和大小，可知自点垂直于入射电子在A点沿DA方向射出，且自BC边上其它点垂直于入射的电子的运动轨道只能在BAEC区域中。因而，圆弧是所求的最小磁场区域的一个边界。

为了决定该磁场区域的另一边界，我们来考察射中A点的电子的速度方向与BA的延长线交角为(不妨设)的情形。该电子的运动轨迹如右图所示。

图中，圆的圆心为O，pq垂直于BC边 ，由③式知，圆弧的半径仍为，在D为原点、DC为x轴，AD为轴的坐标系中，P点的坐标为

这意味着，在范围内，p点形成以D为圆心、为半径的四分之一圆周，它是电子做直线运动和圆周运动的分界线，构成所求磁场区域的另一边界。

因此，所求的最小匀强磁场区域时分别以和为圆心、为半径的两个四分之一圆周和所围成的，其面积为

评分参考：本题10分。第(1)问4分，①至③式各1分；得出正确的磁场方向的，再给1分。第(2)问6分，得出“圆弧是所求磁场区域的一个边界”的，给2分；得出所求磁场区域的另一个边界的，再给2分；⑥式2分。

江苏卷

16．如图，ABCD是边长为的正方形。质量为、电荷量为的电子以大小为的初速度沿纸面垂直于BC变射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从BC边上的任意点入射，都只能从A点射出磁场。不计重力，求：

(1)次匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；

(2)此匀强磁场区域的最小面积。

10．如图，两等量异号的点电荷相距为。M与两点电荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M和N的距离都为L，且。略去项的贡献，则两点电荷的合电场在M和N点的强度

　　　 A．大小之比为2，方向相反

　　　 B．大小之比为1，方向相反

　　　 C．大小均与成正比，方向相反

　　　 D．大小均与L的平方成反比，方向相互垂直

10 AC

23.(14分)如图所示，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压　 ，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为　 q，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ，若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则

(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？

(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？

答案(1)

(2)时间为，停在处或距离B板为

[解析]本题考查电场中的动力学问题

(1)加电压后，B极板电势高于A板，小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为

小物块所受的电场力与摩擦力方向相反，则合外力为

故小物块运动的加速度为

设小物块与A板相碰时的速度为v_1，由

解得　　　　　　　　　　　　

(2)小物块与A板相碰后以v₁大小相等的速度反弹，因为电荷量及电性改变，电场力大小与方向发生变化，摩擦力的方向发生改变，小物块所受的合外力大小 为

加速度大小为　　　　　　　

设小物块碰后到停止的时间为 t，注意到末速度为零，有

解得　　　　　　　　　

设小物块碰后停止时距离为，注意到末速度为零，有

则　　　　　　　　　　　　

或距离B板为　　　　　　　　

20．空间存在匀强电场，有一电荷量、质量的粒子从点以速率射入电场，运动到点时速率为。现有另一电荷量、质量的粒子以速率仍从点射入该电场，运动到点时速率为。若忽略重力的影响，则

A．在、、三点中，点电势最高

B．在、、三点中，点电势最高

C．间的电势差比间的电势差大

D．间的电势差比间的电势差小

答案AD

[解析]正电荷由O到A，动能变大，电场力做正功，电势能减小，电势也减小，O点电势较高；负电荷从O到B速度增大，电场力也做正功，电势能减小，电势升高，B点电势比O点高。所以B点最高，A对；

，故D对

25.(20分)

解：

(1)设弹簧的弹力做功为W，有：　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　①

代入数据，得：W＝J　　　　　　　　　　　　②

说明：①②式各2分。

(2)由题给条件知，N碰后作平抛运动，P所受电场力和重力平衡，P带正电荷。设P、N碰后的速度大小分别为v₁和V，并令水平向右为正方向，有: ③

而： 　　　　　　　　④

若P、N碰后速度同向时，计算可得V<v1，这种碰撞不能实现。P、N碰后瞬时必为反向运动。有： ⑤

P、N速度相同时，N经过的时间为，P经过的时间为。设此时N的速度V1的方向与水平方向的夹角为，有： 　　　　⑥

　　　　　　　　　　　　　⑦

代入数据，得： 　　　　　　　　　　　　⑧

对小球P，其圆周运动的周期为T，有：　　　　　　　⑨

经计算得： 　

P经过时，对应的圆心角为，有： 　　　　　　　⑩

当B的方向垂直纸面朝外时，P、N的速度相同，如图可知，有：

联立相关方程得：

比较得， ，在此情况下，P、N的速度在同一时刻不可能相同。

当B的方向垂直纸面朝里时，P、N的速度相同，同样由图，有：

同上得：

比较得， ，在此情况下，P、N的速度在同一时刻也不可能相同。

说明：式各1分。

(3)当B的方向垂直纸面朝外时，设在t时刻P、N的速度相同， ，

再联立④⑦⑨⑩解得：

　考虑圆周运动的周期性，有：

当B的方向垂直纸面朝里时，设在t时刻P、N的速度相同，

同理得：

考虑圆周运动的周期性，有:

(给定的B、q、r、m、等物理量决定n的取值)

说明：式各1分。26.(16分)

天津卷5.如图所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子(不计重力)以速度v_M经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度v_N折回N点。则

A.粒子受电场力的方向一定由M指向N

B.粒子在M点的速度一定比在N点的大

C.粒子在M点的电势能一定比在N点的大

D.电场中M点的电势一定高于N点的电势

B[解析]由于带电粒子未与下板接触，可知粒子向下做的是减速运动，故电场力向上，A错；粒子由M到N电场力做负功电势能增加，动能减少，速度增加，故B对C错；由于粒子和两极板所带电荷的电性未知，故不能判断M、N点电势的高低，C错。

浙江卷16．如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为的相同小球，小球之间用劲度系数均为的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为 已知静电力常量为，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为

A．　　 B．　　 C．　　 D．

答案C

25.(20分)

如图所示，轻弹簧一端连于固定点O，可在竖直平面内自由转动，另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10^-2 kg,电荷量q=0.2 C.将弹簧拉至水平后，以初速度v₀=20 m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O₁点时速度恰好水平，其大小v=15 m/s.若O、O₁相距R=1.5 m,小球P在O₁点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10^-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间，小球P脱离弹簧，小球N脱离细绳，同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的弱强磁场。此后，小球P在竖直平面内做半径r=0.5 m的圆周运动。小球P、N均可视为质点，小球P的电荷量保持不变，不计空气阻力，取g=10 m/s²。那么，

(1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中，其弹力做功为多少？

(2)请通过计算并比较相关物理量，判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。

(3)若题中各量为变量，在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下，请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示，其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。

20．AD

23．(16分)

如图所师，匀强电场方向沿轴的正方向，场强为。在

点有一个静止的中性微粒，由于内部作用，某一时

刻突然分裂成两个质量均为的带电微粒，其中电荷量为

的微粒1沿轴负方向运动，经过一段时间到达点。

不计重力和分裂后两微粒间的作用。试求

　 (1)分裂时两个微粒各自的速度；

　 (2)当微粒1到达(点时，电场力对微粒1做功的

瞬间功率；

　 (3)当微粒1到达(点时，两微粒间的距离。

答案：(1)，方向沿y正方向(2)(3)2

解析：(1)微粒1在y方向不受力，做匀速直线运动；在x方向由于受恒定的电场力，做匀加速直线运动。所以微粒1做的是类平抛运动。设微粒1分裂时的速度为v₁，微粒2的速度为v₂则有：

在y方向上有

-　　　　　　　　　　　　　　　　　　

在x方向上有

-

根号外的负号表示沿y轴的负方向。

中性微粒分裂成两微粒时，遵守动量守恒定律，有

方向沿y正方向。

(2)设微粒1到达(0，-d)点时的速度为v，则电场力做功的瞬时功率为

其中由运动学公式

所以

(3)两微粒的运动具有对称性，如图所示，当微粒1到达(0，-d)点时发生的位移

则当当微粒1到达(0，-d)点时，两微粒间的距离为

福建卷21.(19分)

如图甲，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为s₀处静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变，设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g。

(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t₁

(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为v_m，求滑块从静止释放到速度大小为v_m过程中弹簧的弹力所做的功W；

(3)从滑块静止释放瞬间开始计时，请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t_1、t₂及t₃分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻，纵坐标轴上的v₁为滑块在t₁时刻的速度大小，v_m是题中所指的物理量。(本小题不要求写出计算过程)

答案(1); (2);

(3)

[解析]本题考查的是电场中斜面上的弹簧类问题。涉及到匀变速直线运动、运用动能定理处理变力功问题、最大速度问题和运动过程分析。

(1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动，设加速度大小为a，则有

　　 qE+mgsin=ma　　　　　　　　　　 ①

　　 　　　　　　　　　　　　②

联立①②可得

　　 　　　　　　　　③

(2)滑块速度最大时受力平衡，设此时弹簧压缩量为，则有

　　 　　　　　　　　　④

　　 从静止释放到速度达到最大的过程中，由动能定理得

　　 　　　　⑤

联立④⑤可得

　　 s

(3)如图

宁夏卷25．(18分)

　　 如图所示，在第一象限有一均强电场，场强大小为E，方向与y轴平行；在x轴下方有一均强磁场，磁场方向与纸面垂直。一质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场。粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点。已知OP=,。不计重力。求

(1)M点与坐标原点O间的距离；

(2)粒子从P点运动到M点所用的时间。

　 ①

　 ②

　 ③　　　　

其中。又有

　　 ④

联立②③④式，得

因为点在圆周上，，所以MQ为直径。从图中的几何关系可知。

　 ⑥

　 ⑦

(2)设粒子在磁场中运动的速度为,从Q到M点运动的时间为,则有

　 ⑧

　 ⑨

带电粒子自P点出发到M点所用的时间为为

　 ⑩

联立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式，并代入数据得

　　 11

全国卷219. 图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线。两粒子

M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O

点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所

示。点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c 点。若不计

重力，则

A. M带负电荷，N带正电荷

B. N在a点的速度与M在c点的速度大小相同

C. N在从O点运动至a点的过程中克服电场力

做功

D. M在从O点运动至b点的过程中，电场力对

它做的功等于零

答案BD

[解析]本题考查带电粒子在电场中的运动.图中的虚线为等势线,所以M点从O点到b点的过程中电场力对粒子做功等于零,D正确.根据MN粒子的运动轨迹可知N受到的电场力向上M受到的电场力向下,电荷的正负不清楚但为异种电荷.A错.o到a的电势差等于o到c的两点的电势差,而且电荷和质量大小相等,而且电场力都做的是正功根据动能定理得a与c两点的速度大小相同,但方向不同,B对.

山东卷20．如图所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷+Q和-Q，x轴上的P点位于的右侧。下列判断正确的是(　　 )

　 　A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同

　 　B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同

　 　C．若将一试探电荷+q从P点移至O点，电势能增大

　 　D．若将一试探电荷+q从P点移至O点，电势能减小

答案：AC

考点：电场线、电场强度、电势能

解析：根据等量正负点电荷的电场分布可知，在x轴上还有一点与P点电场强度相同，即和P点关于O点对称，A正确。若将一试探电荷+q从P点移至O点，电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大。一般规定无穷远电势为零，过0点的中垂线电势也为零，所以试探电荷+q在P点时电势能为负值，移至O点时电势能为零，所以电势能增大，C正确。

提示：熟悉掌握等量正负点电荷的电场分布。知道，即电场力做正功，电势能转化为其他形式的能，电势能减少；电场力做负功，其他形式的能转化为电势能，电势能增加，即。

四川卷20.如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速

度v₁从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为

V₂(v₂＜v₁)。若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则

A.小物体上升的最大高度为

B.从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小

C.从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功

D.从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小

16．如图6，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点。不计重力，下列表述正确的是

　　 A．粒子在M点的速率最大

　　 B．粒子所受电场力沿电场方向

　　 C．粒子在电场中的加速度不变

　　 D．粒子在电场中的电势能始终在增加

答案.C

[解析]根据做曲线运动物体的受力特点合力指向轨迹的凹一侧,再结合电场力的特点可知粒子带负电,即受到的电场力方向与电场线方向相反,B错.从N到M电场力做负功,减速.电势能在增加.当达到M点后电场力做正功加速电势能在减小则在M点的速度最小A错,D错.在整个过程中只受电场力根据牛顿第二定律加速度不变.

安徽卷18. 在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形的abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中

A. 先作匀加速运动，后作匀减速运动

B. 先从高电势到低电势，后从低电势到高电势

C. 电势能与机械能之和先增大，后减小

D. 电势能先减小，后增大

答案：D

解析：由于负电荷受到的电场力是变力，加速度是变化的。所以A错；由等量正电荷的电场分布知道，在两电荷连线的中垂线O点的电势最高，所以从b到a，电势是先增大后减小，故B错；由于只有电场力做功，所以只有电势能与动能的相互转化，故电势能与机械能的和守恒，C错；由b到O电场力做正功，电势能减小，由O到d电场力做负功，电势能增加，D对。