高中物理电磁场综合题

如图，xOy平面内的圆O′与y轴相切于坐标原点O.在该圆形区域内，有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场.一个带电粒子（不计重力）从原点O沿x轴进入场区，恰好做匀速直线运动，穿过场区的时间为T₀.若撤去磁场，只保留电场，其他条件不变，该带电粒子穿过场区的时间为T₀/2.若撤去电场，只保留磁场，其他条件不变，求该带电粒子穿过场区的时间.

如图15-5-8所示，带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域，出磁场时速度偏离原方向60°角.已知带电粒子质量m=3×10^-20kg，电荷量q=10^-13C，速度v₀=10⁵m/S，磁场区域的半径R=×10^-1m，不计重力.求磁场的磁感应强度.
               
图15-5-8　　　　　          图15-5-9

初速度为零的离子经电势差为U的电场加速后,从离子枪T中水平射出,经过一段路程后进入水平放置的两平行金属板MN和PQ之间,离子所经空间存在一磁感应强度为B的匀强磁场,如图11-2-27所示(不考虑重力作用).离子的比荷(q、m分别是离子的电荷量与质量)在什么范围内,离子才能打在金属板上?

图11-2-27

磁流体发电是一种新型发电方式，图4中图（1）和图（2）是其工作原理示意图.图（1）中的长方体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为l、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可略的导体电极，这两个电极与负载电阻R_L相连.整个发电导管处于图（2）中磁场线圈产生的匀强磁场里，磁感应强度为B，方向如图所示.发电导管内有电阻率为ρ的高温、高速电离气体沿导管向右流动，并通过专用管道导出.由于运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势.发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同.设发电导管内电离气体流速处处相同，且不存在磁场时电离气体流速为v₀，电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比，发电导管两端的电离气体压强差Δp维持恒定，求:

图4
（1）不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F为多大？
（2）磁流体发电机的电动势E的大小；
（3）磁流体发电机发电导管的输入功率P.

在图8-2-19甲中，带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从G点垂直于MN进入偏转磁场.该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H点.测得G、H间的距离为d，粒子的重力可忽略不计.

甲

乙
图8-2-19
（1）设粒子的电荷量为q，质量为m，试证明该粒子的比荷为；
（2）若偏转磁场的区域为圆形，且与MN相切于G点，如图乙所示，其他条件不变.要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上（MN足够长），求磁场区域的半径应满足的条件.

如图所示，一个电子从M板附近由静止开始被电场加速，又从N板的小孔水平射出，并垂直磁场方向进入一个半径为R的圆形匀强磁场B的区域．若入射点为b，且v₀与Ob成30°角，要使电子在磁场中飞过的距离最大，则两板间的电势差U是多大?(电子质量为m、电荷量为e)

如图11-2-28所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度的大小B="0.60" T,磁场内有一块平面感光板ab,板面与磁场方向平行,在距ab的距离l="16" cm处,有一个点状的α放射源S,它向各个方向发射α粒子,α粒子的速度都是v=3.0×10^{6 m}/s,已知α粒子的比荷,现只考虑在图纸平面中运动的α粒子,求ab上被α粒子打中的区域的长度.

图11-2-28

如图13甲所示,一个足够长的“U”形金属导轨NMPQ固定在水平面内,MN、PQ两导轨间的距离为L="0.50" m.一根质量为m="0.50" kg的均匀金属导体棒ab静止在导轨上且与导轨接触良好,abMP恰好围成一个正方形.该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中.ab棒的电阻为R="0.10" Ω,其他各部分电阻均不计.开始时,磁感应强度B₀="0.50" T.

图13
(1)若保持磁感应强度B₀的大小不变,从t=0时刻开始,给ab棒施加一个水平向右的拉力,使它做匀加速直线运动.此拉力T的大小随时间t的变化关系如图13乙所示.求ab棒做匀加速运动的加速度及ab棒与导轨间的滑动摩擦力.
(2)若从t=0时刻开始,调节磁感应强度的大小使其以ΔBΔt="0.20" T/s的变化率均匀增加,求经过多长时间ab棒开始滑动?此时通过ab棒的电流大小和方向如何?(ab棒与导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等)

横截面是矩形，abcd的金属导体，放在匀强磁场中，通过电流I时，测得ab边比cd边电势高，如图所示。若导体中单位长度的电子数为n，电子电量为e，ab边长为,bc边长为。要使ab边比cd边电势高U，所加磁场的磁感强度的最小值是多少？磁场的方向是怎样的？

如图11-44所示，将带电荷量Q＝0.3 C、质量m′="0.15" kg 的滑块放在小车的绝缘板的右端，小车的质量M="0.5" kg，滑块与绝缘板间动摩擦因数μ=0.4，小车的绝缘板足够长，它们所在的空间存在着磁感应强度B="20" T 的水平方向的匀强磁场.开始时小车静止在光滑水平面上，一摆长 L="1.25" m、摆球质量 m＝0.3 kg的摆从水平位置由静止释放，摆到最低点时与小车相撞，如图11-44所示，碰撞后摆球恰好静止，g取10 m/s².求：
（1）摆球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能ΔE.
（2）碰撞后小车的最终速度.

图11-44

在某平面上有一半径为R的圆形区域，区域内外均有垂直于该平面的匀强磁场，圆外磁场范围足够大，已知两部分磁场方向相反且磁感应强度都为B，方向如图所示。现在圆形区域的边界上的A点有一个电量为，质量为的带电粒子以沿半径且垂直于磁场方向向圆外的速度经过该圆形边界，已知该粒子只受到磁场对它的作用力。
  
若粒子在其与圆心O连线旋转一周时恰好能回到A点，试救济 粒子运动速度V的可能值。
在粒子恰能回到A点的情况下，求该粒子回到A点所需的最短时间。

如图13所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向.在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场；在第三象限，存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面（纸面）向里的匀强磁场；在第四象限，存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带电质点，从y轴上y=h处的P₁点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限，然后经过x轴上x=-2h处的P₂点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动.之后经过y轴上y=-2h处的P₃点进入第四象限.已知重力加速度为g.求:

图13
（1）粒子到达P₂点时速度的大小和方向；
（2）第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小；
（3）带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向.

如图16所示,在空间存在这样一个磁场区域,以MN为界,上部分的匀强磁场的磁感应强度为B₁,下部分的匀强磁场的磁感应强度为B₂,B₁=2B₂=2B₀,方向均垂直纸面向内,且磁场区域足够大.在距离界线为h的P点有一带负电荷的离子处于静止状态,某时刻该离子分解成为带电的粒子A和不带电的粒子B,粒子A质量为m、带电荷量为q,以平行于界线MN的速度向右运动,经过界线MN时的速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场.当粒子B沿与界线平行的直线到达位置Q点时,恰好又与粒子A相遇.不计粒子的重力,求:

图16
(1)P、Q两点间距离;
(2)粒子B的质量.

如图15-5-19所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地.其上均匀分布着平行于轴的四条狭缝a、b、c和d，外筒的外半径为r₀，在圆筒之外的足够大的区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感应强度的大小为B.在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场，一质量为m、带电荷量为+q的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发，初速为零.如果该粒子经过一段时间的运动之后，恰好又回到出发点S，则两电极之间的电压U应是多少？(不计重力，整个装置在真空中)

图15-5-19

把一根劲度系数很小的导电弹簧悬挂起来，在它上面附着一只蜻蜓的模型或标本，让弹簧的下端在自然伸长的情况下刚好跟下面容器中电解液面接触并组成如图15-1-11所示的电路，这样就制成了“蜻蜓点水”的小制作了.请自己制作并说明其道理.

图15-1-11