高中物理电磁场综合题

如图所示真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度，磁场内有一块平面感光板，板面与磁场方向平行，在距距离处，有一个点状的放射源，它向各个方向发射粒子，粒子的速度都是，已知粒子的电荷量与质量之比，现只考虑在纸面中运动的粒子，求上被粒子打中的区域的长度。

下图为一种质谱仪工作原理示意图.在以O为圆心，OH为对称轴，夹角为2α的扇形区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场.对称于OH轴的C和D分别是离子发射点和收集点.CM垂直磁场左边界于M，且OM=d.现有一正离子束以小发散角（纸面内）从C射出，这些离子在CM方向上的分速度均为v₀.若该离子束中比荷为的离子都能会聚到D，试求：
（1）磁感应强度的大小和方向（提示：可考虑沿CM方向运动的离子为研究对象）；
（2）离子沿与CM成θ角的直线CN进入磁场，其轨道半径和在磁场中的运动时间；

如图所示，倾角θ=30º、宽度L=1m的足够长的“U”形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B =1T，范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下。用平行于轨道的牵引力拉一根质量m =0.2㎏、电阻R =1Ω的垂直放在导轨上的金属棒a b，使之由静止开始沿轨道向上运动。牵引力做功的功率恒为6W，当金属棒移动2.8m时，获得稳定速度，在此过程中金属棒产生的热量为5.8J，不计导轨电阻及一切摩擦，取g=10m/s²。求：
（1）金属棒达到稳定时速度是多大？
（2）金属棒从静止达到稳定速度时所需的时间多长?

某空间存在着变化的电场和另一变化的磁场，电场方向向右，即图中由b点到c点的方向，电场强度大小变化如图中E-t图像，磁感强度变化如图中B-t图像。已知ab垂直于bc，，在a点，从第1s末时刻开始，每隔2s有一相同带电粒子（粒子重力不计）沿ab方向以速度v射出，这些粒

子都恰能击中c点，且粒子在ac间运动时间小于1s，求：
(1)图像中E₀和B₀的比值。
(2)第二个粒子和第一个粒子从射出到击中c点所用时间的比值。

如图所示，PQ为一块长为L，水平放置的绝缘平板，整个空间存在着由右向左的匀强电场，板的右半部分还存在着垂直纸面向里的有界匀强磁场。一质量为m带电量为q的物体，从板左端P由静止开始做匀加速运动，进入磁场后作匀速运动.离开磁场后又做匀减速速运动,最后停在C点。已，物体与绝缘板间摩擦因数为.
求：(1)物体带何种电？
(2)物体与板碰撞前后的速度各是多大？
(3)电场强度E及磁感强度B多大？

如图中，XOZ是光滑水平面；空间有沿+Z方向的匀强磁场，其磁感强度为B。现有两块平行金属板，彼此间距为d，构成一个电容为C的平行板电容器；在两板之间焊一根垂直两板的金属杆PP'，已知两板和杆PP'的总质量为m，若对此杆PP'作用一个沿+X方向的恒力F，试推求此装置匀加速平移的加速度a的表达式。（用B、c、d、m、F等表示）

如图所示，一块长为b，宽为a，厚为h=0.1mm的铜片，放在B=1.5T的匀强磁场中，磁场方向与铜片表面垂直．若铜片中通有自左向右的I=2A的电流时，铜片前后两侧面会形成一个电势差．金属导线中电流I与自由电子定向移动速度v、导线横截面积S间存在关系I=neSv，式中n为单位体积内的自由电子个数，若每个金属导体中每个原子仅提供一个自由电子(即自由电子数与金属内所含原子数相同)，试求：

(1)铜片前后侧面哪一面电势高?电势差为多少?
(2)在磁场和电流不变的条件下，如何改变金属片尺寸，可以增大该电势差?
(铜的密度近似为9.0×，铜的原子量近似为60，阿伏伽德罗常数为6.0×，电子电量为1.6×C)

如图16－103(所示，在x轴上方有匀强电场，场强为E，在x轴下方有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，在x轴上有一点M，离O点距离为L，现有一带电量为＋q的粒子，从静止开始释放后能经过M点，求：
(1)如果此粒子放在y轴上，其坐标应满足什么关系？
(2)如果此粒子不放在y轴上，其x、y坐标应满足什么关系？(重力忽略不计)

如图16－109所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U＝K·IB/d，式中的比例系数K称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力，当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I是电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：
(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填高于、低于或等于)．
(2)电子所受洛仑兹力的大小为________．
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________．
(4)由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数为K＝1/ne，其中n代表导体板单位体积中电子的个数．

图为一电流表的原理示意图。质量为的均质细金属棒的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为。在矩形区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。与的右端连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，的长度大于。当中没有电流通过且处于平衡状态时，与矩形区域的边重合：当中有电流通过时，指针示数可表示电流强度。
（1）当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？（重力加速度为）
（2）若要电流表正常工作，的哪一端应与电源正极相接？
（3）若=2.0N/m，=0.20m，=0.050m，=0.20T，此电流表的量程是多少？（不计通电时电流产生的磁场的作用）
（4）若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？

如图31-1所示，从阴极K射出的电子经U₀=5000V的电势差加速后，沿平行于板面的方向从中央射入两块长L₁=10cm，间距d=4cm的平行金属板AB之间。在离金属板边缘L₂=75cm处放置一个直径D=20cm，带有记录纸的圆筒。整个装置放在真空内，电子发射的初速度不计。

(1)若在金属板上加以U₁=1000V的直流电压(A板电势高)后，为使电子沿入射方向作匀速直线运动到达圆筒，应加怎样的磁场(大小和方向)；
(2)若在两金属板上加以U₂=1000cos2πtV的交流电压，并使圆筒绕中心轴按图示方向以n=2转/秒匀速转动。试确定电子在记录纸上的轨迹形状，并画出1秒钟内所记录到的图形。

长方形导体如图放置，在垂直x轴的两面加电压U，电流为I且沿x轴正方向流动．如沿Z轴正方向加一个磁感强度为B的匀强磁场，则在垂直于y轴的两个侧面上得到电压为U'．试求导体中单位体积内的自由电子数n．

如图16－101所示，电源电动势E＝2V，r＝0.5Ω，竖直导轨宽L＝0.2m，导轨电阻不计．另有一金属棒质量m＝0.1kg、电阻R＝0.5Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，靠在导轨的外面．为使金属棒不滑，施一与纸面夹角为30°且与导体棒垂直指向纸里的匀强磁场，(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10m/s2)．求：
(1)此磁场的方向．
(2)磁感强度B的取值范围．

如图所示,在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P,现有一质量m=4×10^－20kg,带电量q=+2×10^－14C的粒子,从小孔以速度v₀=3×10⁴m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向里的一正三角形区域.该粒子在运动过程中始终不碰及竖直档板,且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上,粒子重力不计.求：
（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径；
（2）粒子在磁场中运动的时间；
（3）正三角形磁场区域的最小边长.