时间:2017-03-02 10:12:32
1、填空题 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。
参考答案：2200?正
本题解析：根据左手定则，正电荷向上偏，负电荷向下偏，所以上板带正电，即a是电源的正极．两板上有电荷，在两极板间会产生电场，电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡．有
?所以：
点评：解决本题的关键掌握等离子体进入磁场受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则，正电荷向上偏，负电荷向下偏，在两极板间会产生电场，电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡．
本题难度：一般
2、计算题 如图所示，电子电量为
C，质量为
，在O点以水平速度
沿极板中心飞入平行板电容器,已知两极板间距为
,板长为
，电子恰好从上极板的边缘飞出,进入垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为
,区域足够大,电子在磁场力的作用下又恰好从下极板边缘进入电场,并在进入电场瞬间改变极板电性,电压大小不变,(电子重力不计)求:
(1)电子第一次通过电场所花的时间。
(2)两极板间的电压大小。
(3)磁场的磁感应强度为多少?
(4)请在图中画出电子在电场和磁场中运动的所有轨迹(不要求计算)。
参考答案：(1)
?(2)360V(3)
?(4)
本题解析：(1)
s?（1分）
(2)
?
?（2分）
得
V?（1分）
(3)
?（2分）
m/s?（1分）
由几何关系得 
m?（1分）
?（1分）
(4)如图所示?（3分，每段1分）
点评：难度中等，对于带电粒子在交替复合场中的运动，首先确定运动的类型，把整体运动分成可独立分析的分过程，逐个分析
本题难度：一般
3、计算题 如图所示为一种测量电子比荷的仪器的原理图，其中阴极K释放电子，阳极A是一个中心开孔的圆形金属板，在KA间加一定的电压。在阳极右侧有一对平行正对带电金属板M、N，板间存在方向竖直向上的匀强电场。O点为荧光屏的正中央位置，且K与O的连线与M、N板间的中心线重合。电子从阴极逸出通过KA间的电场加速后从小孔射出，沿KO连线方向射入M、N两极板间。已知电子从阴极逸出时的初速度、所受的重力及电子之间的相互作用均可忽略不计，在下列过程中，电子均可打到荧光屏上。
（1）为使电子在M、N两极板间不发生偏转，需在M、N两极板间加一个垂直纸面的匀强磁场，请说明所加磁场的方向；
（2）如果M、N极板间的电场强度为E，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，K与A间的电压为U，电子恰能沿直线KO穿过M、N两极板，打在荧光屏正中央，求电子的比荷（电荷量和质量之比）为多少；
（3）已知M、N板的长度为L1，两极板右端到荧光屏的距离为L2，如果保持M、N两极板间的电场强度为E，K与A间的电压为U，而撤去所加的磁场，求电子打到荧光屏上的位置与O点的距离。 
参考答案：解：（1）电子在电场和磁场重叠的空间不发生偏转，必是电场力与洛仑兹力大小相等，方向相反，而电场力方向竖直向下，洛伦兹力方向一定竖直向上，由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向外
（2）电子穿过电场和磁场区域沿直线运动，必受力平衡，
0? ①
电子经电压为U的电场加速
②
联立①②解得电子的比荷
（3）电子通过M、N两极板间的过程中，在竖直方向做初速为零的匀加速运动，在水平方向做匀速直线运动
电子在两极板间运动时间t1=
，加速度
所以电子在两极板间竖直方向的位移
=
电子离开两极板间后做匀速直线运动，运动时间t2=
电子从极板右端射出时其沿竖直方向的速度
=
电子离开两极板间后，竖直方向的位移
=
电子打到荧光屏上的位置与O点的距离
本题解析：
本题难度：困难
4、计算题 （12分）图（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n =100匝、电阻r =10W，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R =" 90" Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。在t ＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量F随时间t按图15（乙）所示正弦规律变化。 求：
(1) 从1.57×10-2s到4.71×10-2s内通过电阻R上的电量q。
(2)电路中交流电压表的示数。
(3)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功W外。
参考答案：（1）
；（2）
；（3）12.56J
本题解析：由法拉第电磁感应定律可知，平均电动势
? 1分
平均电流
?1分
流过R的电量
?1分
联立上式得：
? 1分
（2）线圈转动的角速度
? 1分
感应电动势最大值
?1分
由图可知
? 1分
回路中的电流的有效值
? 1分
电压表示数
? 1分
联立上式得：
?
? 1分
（3）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功W外=Q总=I2(R+r)t=12.56J? 2分
本题难度：一般
5、计算题 如图所示，真空中有以（r，0）为圆心，半径为 r 的圆形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向里，在 y =" r" 的虚线上方足够大的范围内，有水平向左的匀强电场，电场强度的大小为 E，现在有一质子从 O 点沿与 x 轴正方向斜向下成 30o方向（如图中所示）射入磁场，经过一段时间后由M点（图中没有标出）穿过y轴。已知质子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 r，质子的电荷量为 e，质量为 m，不计重力及其它阻力。求：
（1）质子运动的初速度大小；
（2）M点的坐标；
（3）质子由O点运动到M点所用时间。
参考答案：（1）v = 
?（2）
?（3）
本题解析：（1）质子在磁场做匀速圆周运动有
Bve= 
?（2分）
∴ 得v = ?（2分）
（2）质子在磁场和电场中运动轨迹如图所示，质子在磁场中转过 120°角后，从 P点再匀速运动一段距离后垂直电场线进入电场，由几何关系得
P 点距 y 轴的距离为 x2 =" r" + rsin30o =" 1." 5 r ?（2分）
质子在电场中做类平抛运动所以有
? ①?（1分）
?②?（1分）
由①②得
?（1分）
M点的纵坐标 
?（2分）
所以M点坐标为?（2分）
（3）质子在磁场中运动时间 
?（1分）
由几何关系得P点的纵坐标
?（2分）
所以质子匀速运动时间
?（2分）
质子由O点运动到M点所用时间?（1分）
本题考查带电粒子在复合场中的运动，根据带电粒子的半径求出速度，画出运动轨迹，找圆心求半径列式求解，带电粒子在电场中做类平抛运动，列式求解
本题难度：一般