带电体在复合场中综合问题解法要领

1、 .wd.带电体在复合场中综合问题解法要领一 渉及的主要公式：1. 运动学中公式系列2. 力：重力Gmg；弹力FkX ；摩擦力fN ；库仑力Fkq1q2r2；电场力FqEqUd前者适用任何电场、后者适用匀强电场洛仑兹力FqBV。3. 场：电场强度EFq适用于任何电场； EUd适用于匀强电场；EkQr2适用点电荷电场；电势Epq；电势差UABABWq；磁感应强度BFIL适用于任何场；BS适用于匀强磁场。4. 功：一般力的功WFXCos02正功；2负功；2不做功重力功Wmgh；电场力的功：WFXqEXF为恒力或匀强场；WqU任何电场；用能量转化守恒定律间接求。洛仑兹力不做功。5. 规律：共点力平衡

2、条件：Fx0和Fy0；牛顿第二定律：Fma；动量定理和动量守恒定律；能量转化守恒定律；运动的合成与分解。二. 分类和解法要领：一. 单个无约束带电体 1. 以初速度V0垂直射入匀强电场不计重力用“类平抛 运动的方法处理。 2. 以初速度V0垂直射入匀强磁场不计重力用匀速圆周运动的方法处理：根本方程组：qBV=mV2/ r =m2 r =42m r /T2 =42mf2rma向核心量：rmVqB可见半径与速率成正比；T2mqB可见周期与半径无关方法：找圆心两点速度方向，分别作垂线，交点便是圆心；一点速度方向和另一点，分别作速度的垂线和两点连线弦的中垂线，交点便是圆心。确半径用物理方法，即rmVq

3、B；用几何方法相似形、全等、勾股定理、直角三角形解法等。令两种方法求得的半径相等列方程，求岀某未知量。求时间t求圆心角，那么tT2；tSVS是弧长。两个推论：对于直线有界场，射出角等于射入角。对于圆形有界场，沿半径方向射入，必沿半径方向射出。 3. 在复合场中重力、静电场、磁场可能均存在，但均为匀强场：静止或匀直的用共点力平衡条件处理；沿一条直线运动的诸力的合力必沿这条直线在这条直线上应用牛顿第二定律、在垂直这条直线的方向上应用平衡条件联合处置。做匀速圆周运动必有电场力与重力平衡，洛仑兹力充当向心力。做其它曲线运动一般不受洛仑兹力可用力、加速度、速度、位移分解或合成的方法处理注意：互相垂直方向

4、X轴、Y轴上，各自独立，互不影响，且具有等时性。二. 单个有约束带电体 1. 有磁场B且约束是平面或直线的处理方法与一中的3、3根本一样，只要注意到洛仑兹力是随带电体运动速度变化而变化就可以了。 2. 无磁场B且约束是圆或柔绳的采用“类比 的方法。要注意到：平衡位置不在是竖直方向，而是重力Gmg和电场力FqE的合力方向；加速度a合a电2g2这样处理后就又变回到我们熟悉的模型了。如在这种复合场中，带电小球构成的单摆，周期T2La合，平衡位置也很可能不在竖直方向上了。三. 两个或多个带电体1.一般地，动量守恒是成立可用的，动能是否守恒要分析但能量转化守恒定律是永远成立可用的2.带电体是否发生接触，

5、它们的带电量是否重新分配，要给重视。3.一般要用方程组才能解，比方，用动量守恒和能量转化守恒定律分别列方程解决、或用动量守恒和动能守恒分别列方程解决。三。练习与提高无约速粒子的运动：A组1.两个板长均为的平板电极，平行正对放置，相距为d，极板之间的电势差为U，板间电场可以认为是均匀的一个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板边缘质子电荷为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：1极板间的电场强度E；2粒子的初速度2.如下图，两块一样的金属板正对着水平放置，电压U时，一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子，以水平速度v0从A点射入电场

6、，经过一段时间后从B点射出电场，A、B问的水平距离为L。不计重力影响。求 1带电粒子从A点运动到B点经历的时间t； 2A、B问竖直方向的距离y；3带电粒子经过B点时速度的大小v。图7U1灯丝LLP2AO1P1O2O3MN3.如图7所示是示波管的原理示意图，电子从灯丝发射出来经电压为U1的电场加速后，通过加速极板A上的小孔O1射出，沿中心线O1O2垂直射入MN间的偏转电场，偏转电场的电压为U2，经过偏转电场的右端P1点离开偏转电场，然后打在垂直于O1O2放置的荧光屏上的P2点。偏转电场极板MN间的距离为d，极板长度为L，极板的右端与荧光屏之间的距离为L，电子的质量为m，电量为e，不计电子之间的相

7、互作用力及其所受的重力，且电子离开灯丝时的初速度可忽略不计。1求电子通过P1点时偏离其通过O1点时运动方向的距离大小。2假设P2点与O1O2延长线间的距离称为偏转距离y，单位偏转电压引起的偏转距离即y/U2称为示波器的灵敏度。求该示波器的灵敏度。4.有一对平行板，两板间距离d=20cm，板长度l=40cm，两板间存在磁感应强度B=0.20T的匀强磁场，如下图从上板ab的边缘b处沿平行于板的方向射入带正电的粒子，带电粒子的比荷qm=2×106C/kg不计粒子重力试求：要使粒子不打在板上，粒子射入两板间的速度应满足什么条件？5.如下图，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里一质

8、量为m、带电量为q的微粒以速度与磁场垂直、与电场成角射入复合场中，恰能做匀速直线运动求电场强度E和磁感应强度B的大小6.空间存在水平方向互相正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E=103N/C，磁感应强度为B=1T，方向如下图有一个质量m=2.0×10-6kg、带电荷量q=+2.0×10-6C的粒子在空间做直线运动，试求其速度的大小和方向g=10m/s27.如图4-13所示，空间不但有重力场重力加速度为g，还有电场强为E的匀强电场和感应场强为B匀强磁场，三者的方向如下图。有一个质量为m的小球在竖直面内能够以速率v做匀速圆周运动，求：1小球的带电性质和电量分别是怎样的？2小球

9、做匀速圆周运动的轨道半径是多大？图 4-148.如下图，质量为m，电荷量为+q的小球从距地面一定高度的O点，以初速度v0沿着水平方向抛出，在小球运动的区域里，存在着一个与小球的初速度方向相反的匀强电场，如果测得小球落地时的速度方向恰好是竖直向下的，且小球飞行的水平距离为L，求：1电场强度E为多大？2小球落地点A与抛出点O之间的电势差为多大？3小球落地时的动能为多大？9.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。假设撤去磁场，只保存电场，其他条

10、件不变，该带电粒子穿过场区的时间为T02。假设撤去电场，只保存磁场，其他条件不变，求：该带电粒子穿过场区的时间。B组1.右下列图为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出初速度可忽略不计，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中偏转电场可视为匀强电场，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。 M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力。1求电子穿过A板时速度的大小；2求电子从偏转电场射出时的侧移量；3假设要使电子打在

11、荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？2.如下图，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L04 m，两板间距离d4×103 m，有一束由一样带电微粒组成的粒子流，以一样的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，微粒质量为m4×105kg，电荷量q1×108 Cg10 m/s2求：1微粒入射速度v0为多少？2为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U应取什么范围？3.图甲所示的平行板电容器板间距离为d，两板所加电压随时间变化图线如图乙所示，t=0时刻，质

12、量为m、带电量为q的粒子以平行于极板的速度v0射入电容器，t=3T时刻恰好从下极板边缘射出电容器，带电粒子的重力不计，求：1平行板电容器板长L；2粒子从射入到射出电容器时速度偏转的角度tan；3粒子从射入到射出电容器时竖直方向偏转的位移y4.如图4-14所示，一个质量为m、带电量为+q的小球，以初速度v0自h高度水平抛出。不计空气阻力。重力加速度为g。1求小球从抛出点至第一落地点P的水平位移S的大小；2假设在空间竖直方向加一个匀强电场，发现小球水平抛出后做匀速直线运动，求该匀强电场的场强E的大小；3假设在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场，发现小球抛出后沿圆弧轨迹运动，第一落地点仍然是P点，求

13、该磁场磁感应强度B的大小。hSPv04假设在空间加上一竖直方向的匀强电场，使小球的水平射程增加为原来的2倍，求此电场的场强的大小和方向；图甲5.研究物理问题的方法是运用现有的知识对问题做深入的学习和研究，找到解决的思路与方法，例如：模型法、等效法、分析法、图像法。掌握并能运用这些方法在一定程度上比习得物理知识更加重要。1如图甲所示，空间有一水平向右的匀强电场，半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，O是圆心，AB是竖直方向的直径。一质量为m、电荷量为+q的小球套在圆环上，并静止在P点，且OP与竖直方向的夹角=37°。不计空气阻力。重力加速度为g，sin37°=0.6，cos

14、37°=0.8。a求电场强度E的大小；b假设要使小球从P点出发能做完整的圆周运动，求小球初速度应满足的条件。6.如下图，一个质量为m，带电量为的微粒，从点以大小为的初速度竖直向上射入水平方向的匀强电场中微粒通过最高点时的速度大小为，方向水平向右求： 1该匀强电场的场强大小； 2、两点间的电势差； 3该微粒从点到点过程中速率的最小值7.如下图，在真空室中平面直角坐标系的y轴竖直向上，x轴上的P点与Q点关于坐标原点O对称，PQ间的距离d=30cm。坐标系所在空间存在一匀强电场，场强的大小E=1.0N/C。一带电油滴在xOy平面内，从P点与x轴成30°的夹角射出，该油滴将做匀速直

15、线运动，油滴的速度v=2.0m/s射出，所带电荷量q=1.0×10-7C，重力加速度为g=10m/s2。1求油滴的质量m。2假设在空间叠加一个垂直于xOy平面的圆形有界匀强磁场，使油滴通过Q点，且其运动轨迹关于y轴对称。磁场的磁感应强度大小为B=2.0T，求：a油滴在磁场中运动的时间t；b圆形磁场区域的最小面积S。C组1.如下图，一个带电为+q质量为m的小球，从距地面高h处以一定的初速水平抛出， 在距抛出点L水平距离处有根管口比小球稍大的竖直细管，管的上端口距地面h/2。为了使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方整个区域内加一水平向左的匀强电场，求：1小球的初速度2应加电场的场强3小

16、球落地时的动能2.如下图，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，它的极板长L = 0.1m，两板间距离 d =" 0.4" cm，有一束一样微粒组成的带电粒子流从两板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下板上，微粒质量为 m = 2×10-6kg，电量q = 1×10-8C，电容器电容为C =10-6F求(1)为使第一粒子能落点范围在下板中点到紧靠边缘的B点之内，那么微粒入射速度v0应为多少？(2)以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少个落到下极板上？3.如图甲所示，一质量为m，带电量为+q的粒子从静止开场通过恒定电压U0的电场加速后紧

17、贴着水平放置的A板射进一竖直方向的匀强电场中，竖直电场A、B两板间电压如图乙所示，极板长均为L，相距为d，带电粒子恰好能从电场中射出，不计粒子的重力求：1竖直电场两级A、B间的恒定电压U为多大；2假设将A、B间所加电压按图丙所示规律变化，带电粒子也恰好从B板右边平行于金属板射出，从带电粒子飞入竖直电场时刻开场计时，求：i所加电压的周期T应满足的条件；ii所加电压振幅U1应满足的条件4.1从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比拟相符合的结论。例如，玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为，

18、氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。电子质量为m，元电荷为e，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1。a氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值。b氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。当取无穷远处电势为零时，点电荷电场中离场源电荷q为r处的各点的电势。求处于基态的氢原子的能量。2在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变的核反响中，两个氘核以一样的动能E0=0.35MeV做对心碰撞，假设该反响中释放的核能全部转化为氦核和中子的动能。氘核的质量mD=2.0141u，中子的质量mn=1

19、.0087u，氦核的质量mHe=3.0160u，其中1u相当于931MeV。在上述轻核聚变的核反响中生成的氦核和中子的动能各是多少MeV结果保存1位有效数字？有约束粒子的运动：A组1.如下图，一质量为m的带电小球，用长为l的绝缘细线悬挂在水平向右，场强为E的匀强电场中，静止时悬线与竖直方向成角 1求小球所带电荷量的大小； 2假设将细线突然剪断，求小球运动的加速度大小；E 3假设不剪断细线，而是在不改变电场强度的大小的情况下突然将电场的方向变为竖直向上，求小球运动过程中速度的最大值。2.如下图，光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形，固定在竖直面内，管口B，C的连线水平质量为m的带正电小球从B点正

20、上方的A点自由下落A，B两点间距离为4R从小球小球直径小于细圆管直径进人管口开场，整个空间中突然加上一个斜向左上方的匀强电场，小球所受电场力在竖直方向上的分力方向向上，大小与重力相等，结果小球从管口C处离开圆管后，又能经过A点设小球运动过程中电荷量没有改变，重力加速度为g，求：1小球到达B点时的速度大小；2小球受到的电场力大小；3小球经过管口C处时对圆管壁的压力Em16.如下图，一质量为m的带电小球，用长为l的绝缘细线悬挂在水平向右，场强为E的匀强电场中，静止时悬线与竖直方向成角<45o 1求小球带何种电性及所带电荷量的大小； 2如果不改变电场强度的大小而突然将电场的方向变为竖直下，带电

21、小球将怎样运动？要求说明理由。3电场方向改变后，带电小球的最大速度值是多少？17.把一质量为m带电量为-q的小球，如下图，用长为L的绝缘细线悬挂在正交的均是水平方向的匀强磁场和匀强电场中，开场时将小球拉至悬线水平位置的M点，然后由静止释放，小球摆动到与水平成60°角的位置的N点时速度恰为零。试求：1该电场的场强的大小；2小球在N点时，细线受到的拉力为多少？在N点时加速度多大？3小球运动的最大速度。 18.如图，在水平向右的匀强电场中有一固定点O，用一根长度L=0.4m的绝缘细线把质量m=0.1kg、电量q=7.5×10-4C的带正电小球悬挂在O点，小球静止在B点时细线与竖直

22、方向的夹角为=37°，现将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放，求：1匀强电场的场强大小；2小球运动通过最低点C时的速度大小；3小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小19.如下图，在场强为E方向水平向左的匀强电场和磁感强度为B垂直纸面向里的匀强磁场区域内，固定着一根足够长的绝缘杆，杆上套着一个质量为m，电量为-q的小球，球与杆间的动摩擦因数为现让小球由静止开场下滑，求小球沿杆滑动的最终速度为多大？20.一个质量为m，电量为+q的小球套在绝缘长杆上，球与杆间的动摩擦因数为，整个装置放在匀强电场与匀强磁场互相垂直的复合场中，如下图假设电场强度为E，磁感应强度为B，由静止开场释放小球，求：

23、1当杆对球的支持力为零时，小球的速度和加速度各为多大？2小球加速度多大时，速度最大？最大速度是多少？21.如图，一根绝缘细杆固定在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，杆和磁场垂直，与水平方向成角杆上套一个质量为m、电量为+q的小球小球与杆之间的动摩擦因数为从A点开场由静止释放小球，使小球沿杆向下运动设磁场区域很大，杆很长重力加速度为g求：1定性分析小球运动的加速度和速度的变化情况；2小球在运动过程中最大加速度的大小；3小球在运动过程中最大速度的大小22.一质量为m、带负电的电量为q的小物体，由静止沿倾角为的光滑绝缘斜面开场下滑，整个装置在一个足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为

24、B，如下图当物体滑到某一位置开场离开斜面，求：1物体离开斜面时的速度2物体在斜面上滑行的距离23.在互相垂直的匀强磁场和匀强电场中固定放置一光滑的绝缘斜面，其倾角为设斜面足够长，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上，如下图一质量为m、带电量为q的小球放在斜面的最高点A，小球对斜面的压力恰好为零在释放小球的同时，将电场方向迅速改为竖直向下，电场强度的大小不变，重力加速度为g求：1电场强度的大小；2小球沿斜面下滑的速度v为多大时，小球对斜面的压力再次为零；3小球从释放到离开斜面共经过多长时间？24.如图，光滑绝缘导轨与水平面成45°角，两个质量均为m，带一样电量q的小

25、球沿导轨从同一水平高度处由静止开场下滑导轨足够长1求两球间距x0=？时两球速度到达最大值2假设小球沿导轨下滑L后速度又减为零，求每个小球下滑L后增加的电势能3小球在导轨上做何种形式的运动？25.如下图，固定于同一条竖直线上的点电荷A、B相距为2d，电量分别为+Q和-QMN是竖直放置的光滑绝缘细杆，另有一个穿过细杆的带电小球p，质量为m、电量为+q可视为点电荷，q远小于Q，现将小球p从与点电荷A等高的C处由静止开场释放，小球p向下运动到距C点距离为d的O点时，速度为vMN与AB之间的距离为d，静电力常量为k，重力加速度为g求：1C、O间的电势差UCO；2小球p经过O点时的加速度；3小球p经过与点

26、电荷B等高的D点时速度的大小26.如下图，真空中xOy光滑绝缘水平面内，在坐标点ML，0固定一个点电荷-Q，坐标点N4L，0固定一个点电荷+2Q，以O点为圆心，半径为2L的圆与坐标轴的交点分别为A、B、C、D假设取无穷远处电势为零，那么离点电荷Q距离为r处的电势为=kQr1猜想圆上任意一点的场强方向的特征，并加以证明2用长为2L的绝缘细线系一质量为m、电量为+q带电球，另外一端系在O点，要使小球能在细线拉力作用下做圆周运动，求其在D点的最小速度27.如下图，足够大的光滑绝缘水平面上有质量相等带异号电荷的两个小球，A带正电B带负电，QA、QB表示电量的绝对值，且QAQB两球都可以看成点电荷沿水平

27、方向加上场强大小为E的匀强电场，并将它们同时从静止释放，结果他们在运动中恰好保持距离不变，静电力常数K问：1匀强电场的方向；2两小球加速度的方向；3两小球间的距离r的大小28.如下图，在足够大的光滑绝缘水平面上有两个质量均为m、相距为L的小球A和B均处于静止，小球A带+q的电量，小球B不带电假设沿水平向右的方向加一大小为E的匀强电场，A球将受力而运动，并与B球发生完全弹性碰撞碰撞时间极短，碰后两球速度交换，假设碰撞过程中无电荷转移，求：1A与B第一次碰后瞬时B球的速率？2从A开场运动到两球第二次相碰经历多长时间？3两球从第n次碰撞到第n+1次碰撞时间内A球所通过的路程？29.如下图，在光滑绝缘

28、水平面上有两个带电小球A、B，质量分别为3m和m，小球A带正电q，小球B带负电-2q，开场时两小球相距s0，小球A有一个水平向右的初速度v0，小球B的初速度为零，假设取初始状态下两小球构成的系统的电势能为零，那么1试证明：当两小球的速度一样时系统的电势能最大，并求出该最大值；2在两小球的间距仍不小于s0的运动过程中，求出系统的电势能与系统的动能的比值的取值范围30.如下图，LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道，MN水平且足够长，LM下端与MN相切质量为m的带正电小球B静止在水平轨道上，质量为2m的带正电小球A从LM上距水平轨道高为h处由静止释放，在A球进入水平轨道之前，由于A、B两球相距较远，

29、相互作用力可认为是零，A球进入水平轨道后，A、B两球间相互作用视为静电作用带电小球均可视为质点A、B两球始终没有接触重力加速度为g求：1A、B两球相距最近时，A球的速度v；2A、B两球相距最近时，A、B两球系统的电势能EP；3A、B两球最终的速度vA、vB的大小31.如下图，空间存在范围足够大的竖直向下的匀强电场，电场强度大小E=1.0×104v/m，在绝缘地板上固定有一带正电的小圆环A初始时，带正电的绝缘小球B静止在圆环A的圆心正上方，B的电荷量为q=9×10-7C，且B电荷量始终保持不变始终不带电的绝缘小球C从距离B为x0=2.1m的正上方自由下落，它与B发生对心碰撞，

30、碰后不粘连但立即与B一起竖直向下运动它们到达最低点后未接触绝缘地板及小圆环A又向上运动，当C、B刚好别离时它们不再上升巳知绝缘小球B、C均可以视为质点，质量均为m=7.2×10-3kg，圆环A可看作电量集中在圆心处电荷量也为q=9×10-7C的点电荷，静电引力常量k=9×109Nm2/C2，g取10m/s2求：1初始时，B离A圆心的高度；2从碰后到刚好别离过程中A对B的库仑力所做的功；3假设C从B的正上方距离为2x0处自由下落，那么C、B刚好别离时还有向上的速度，求C向上运动到达的最高点与别离处的距离32.如下图，竖直固定的光滑绝缘的直圆筒底部放置一场源A，其电荷

31、量Q=+4×10-3C，场源电荷A形成的电场中各点的电势表达式为UkQr，其中k为静电力恒量，r为空间某点到A的距离有一个质量为m=0.1kg的带正电小球B，B球与A球间的距离为a=0.4m，此时小球B处于平衡状态，且小球B在场源A形成的电场中具有的电势能表达式为kQqr，其中r为q与Q之间的距离有一质量也为m的不带电绝缘小球C从距离B的上方H=0.8m处自由下落，落在小球B上立刻与小球B粘在一起向下运动，它们到达最低点后又向上运动，它们向上运动到达的最高点P取g=10m/s2，k=9×109Nm2/C2，求：1小球C与小球B碰撞后的速度为多少？2小球B的带电量q为多少？3

32、P点与小球A之间的距离为多大？4当小球B和C一起向下运动与场源A距离多远时，其速度最大？速度的最大值为多少？图 5-633.如图5-6所示为质谱仪的原理图，A为粒子加速器，电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；C为偏转别离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入别离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：粒子的速度v; 速度选择器的电压U2粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。34B甲SB乙.在高能物理研究中，粒子盘旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄

33、缝。两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R。每次加速的时间很短，可以忽略不计。正离子从离子源出发时的初速度为零。1为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率；2求离子能获得的最大动能； 3求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比。1118分2015昌平区二模正电子发射计算机断层

34、PET是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段PET所用盘旋加速器示意如图，其中置于高真空中的两金属D形盒的半径为R，两盒间距很小，质子在两盒间加速时间可忽略不计在左侧D1盒圆心处放有粒子源S不断产生质子，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如下图质子质量为m，电荷量为q假设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，加速电压为U，保证质子每次经过电场都被加速1求第1次被加速后质子的速度大小v1；2经屡次加速后，质子最终从出口处射出D形盒，求质子射出时的动能Ekm和在盘旋加速器中运动的总时间t总；3假设质子束从盘旋加速器射出时的平均功率为P，求射出时质子束的等效电流I

35、35.如下图为一种获得高能粒子的装置。环形区域内存在垂直纸面向外，大小可调的匀强磁场。、为两块中心开有小孔的极板，每当带电粒子经过、板时，都会被加速，加速电压均为；每当粒子飞离电场后，、板间的电势差立即变为零。粒子在、间的电场中一次次被加速，动能不断增大，而绕行半径不变、两极板间的距离远小于。当时，质量为，电荷量为的粒子静止在板小孔处， 1求粒子绕行圈回到板时的动能； 2为使粒子始终保持在圆轨道上运动，磁场必须周期性递增；求粒子绕行第圈时磁感应强度的大小； 3求粒子绕行圈所需总时间。36.磁流体发电技术是目前世界上正在研究的新兴技术。如下图是磁流体发电机示意图，发电管道局部长l、高为h、宽为d

36、。前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极。两个电极与负载电阻R相连。整个管道放在匀强磁场中，磁感强度大小为B，方向垂直前后侧面向后。现有平均电阻率为的电离气体持续稳定地向右流经管道。实际情况较复杂，为了使问题简化，设管道中各点流速一样，电离气体所受摩擦阻力与流速成正比，无磁场时电离气体的恒定流速为v0，有磁场时电离气体的恒定流速为v。 1求流过电阻R的电流的大小和方向； 2为保证持续正常发电，无论有无磁场存在，都对管道两端电离气体施加附加压强，使管道两端维持一个水平向右的恒定压强差p，求p的大小； 3求这台磁流体发电机的发电效率。37.如下图为某种质谱仪的构造示意图。其中加速

37、电场的电压为U，静电分析器中与圆心O1等距各点的电场强度大小一样，方向沿径向指向圆心O1。磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子初速度为零，重力不计，经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器。而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器。测量出Q点与圆心O2的距离为

38、d。1求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；2求磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向；3通过分析和必要的数学推导，请你说明如果离子的质量为0.9m，电荷量仍为q，其他条件不变，这个离子射出电场和射出磁场的位置是否变化。38.如下图，水平面上放有一长为l的绝缘材料做成的滑板，滑板的右端有一固定竖直挡板。一质量为m、电荷量为+q的小物块放在滑板的左端。滑板的质量为8m，小物块与板面、滑板与水平面间的摩擦均不计，滑板和小物块均处于静止状态。某时刻使整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中，小物块与挡板第一次碰撞后的速率为碰前的。求：1小物块与挡板第一次碰撞前瞬间的速率v1；m、+q

39、EA2小物块与挡板第二次碰撞前瞬间的速率v2；3小物体从开场运动到第二次碰撞前，电场力做的功W。39.如图12所示，光滑水平面上放有用绝缘材料制成的“L型滑板，其质量为M，平面局部的上外表光滑且足够长。在距滑板的A端为l的B处放置一个质量为m、带电荷量为+q的物体C可视为质点，在水平的匀强电场作用下，由静止开场运动。：M=3m，电场强度为E。假设物体C在运动及与滑板A端相碰过程中电荷量不变。1求物体C第一次与滑板A端相碰前瞬间的速度大小。2假设物体C与滑板A端相碰的时间极短,而且碰后弹回的速度大小是碰前速度大小的，求滑板被碰后的速度大小。3求物体C从开场运动到与滑板A第二次碰撞这段时间内，电场

40、力对物体C做的功。图12ABCEl40.有一个质量为m、电荷量为q带正电的物块，放在质量为M的绝缘长木板上，他们一起静止放置在光滑水平面上，处在水平方向的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，如下图。质量为m0的一颗子弹以某一水平初速度射入小物块并立即与物块有共同速度，最终子弹、小物块和长木板有一样的速度v。1子弹射入小物块前的初速度。2小物块在长木板上滑行的过程中，产生的热量。3要使长木板能够滑动起来，试讨论：水平磁场的磁感应强度应该满足的条件是什么？说明理由。mMm0Bv0 yxBEODACL60º41.如下图，在y轴右上方有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。在x轴的下

41、方有一匀强电场，场强为E，方向平行x轴向左。有一铅板放置在y轴处且与纸面垂直。现有一质量为m、带电量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速，然后以垂直与铅板的方向从A处穿过铅板，而后从x轴的D处以与x轴正方向夹角为60º的方向进入电场和磁场重叠的区域，最后到达y轴上的C点。OD长为L，不计重力。求：粒子经过铅板时损失的动能；粒子到达C点时速度的大小。43.如下图，质量为3.0Kg的小车以1.0m/s的速度在光滑的水平面上向左运动，车上AD局部是外表粗糙的水平轨道，DC局部是1/4光滑圆弧，整个轨道都是由绝缘材料制成的，小车所在空间内有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度E为40N/C，磁感应强度B为2.0T。现有一质量为1.0Kg、带负电且电荷量为1.0×102C的滑块以8.0m/s的水平速度向右冲上小车，当它通过D点时速度为5m/s滑块可视为质点，g取10m/s2,求：计算结果保存两位有效数字1滑块从A到D的过程中，小车、滑块组成的系统损失的机械能； 2如果圆弧轨道半径为1.0m，求滑块刚过D点时对轨道的压力；3假设滑块通过D点时，立即撤去磁场，要使滑块不冲出圆弧轨道，此圆弧的最小半径。 CDABE图(1)