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28.(09·福建·22) 分)圖為可測(cè)定比荷的某裝置的簡(jiǎn)化示意圖，在第一象限區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2.0×10^-3T,在X軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L=0.50m的P處為離子的入射口，在Y上安放接收器，現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v=3.5×10⁴m/s的速率從P處射入磁場(chǎng)，若粒子在y軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L=0.50m的M處被觀測(cè)到，且運(yùn)動(dòng)軌跡半徑恰好最小，設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電量為q,不記其重力。

(1)求上述粒子的比荷；

(2)如果在上述粒子運(yùn)動(dòng)過程中的某個(gè)時(shí)刻，在第一象限內(nèi)再加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，就可以使其沿y軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向，并求出從粒子射入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí)經(jīng)過多長時(shí)間加這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)；

(3)為了在M處觀測(cè)到按題設(shè)條件運(yùn)動(dòng)的上述粒子，在第一象限內(nèi)的磁場(chǎng)可以局限在一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，求此矩形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積，并在圖中畫出該矩形。

答案(1)=4.9×C/kg(或5.0×C/kg)；(2) ； (3)

解析：第(1)問本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。第(2)問涉及到復(fù)合場(chǎng)(速度選擇器模型)第(3)問是帶電粒子在有界磁場(chǎng)(矩形區(qū)域)中的運(yùn)動(dòng)。

(1)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為r。如圖甲，依題意M、P連線即為該粒子在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的直徑，由幾何關(guān)系得

　　 　　　�、�

由洛倫茲力提供粒子在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，可得

　　 　　　�、�

聯(lián)立①②并代入數(shù)據(jù)得

=4.9×C/kg(或5.0×C/kg)　 ③

(2)設(shè)所加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E。如圖乙，當(dāng)粒子子經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)，速度沿y軸正方向，依題意，在此時(shí)加入沿x

軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力與此時(shí)洛倫茲力平衡，則有

　　 　　　�、�

代入數(shù)據(jù)得

　　 　　⑤

所加電場(chǎng)的長槍方向沿x軸正方向。由幾何關(guān)系可知，圓弧PQ所對(duì)應(yīng)的圓心角為45°，設(shè)帶點(diǎn)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，所求時(shí)間為t，則有

　　 　�、�

　　 　　　�、�

聯(lián)立①⑥⑦并代入數(shù)據(jù)得

　　 �、�

(3)如圖丙，所求的最小矩形是，該區(qū)域面積

　　 　　　　　�、�

聯(lián)立①⑨并代入數(shù)據(jù)得　　　 　　

矩形如圖丙中(虛線)

27.(09·福建·21)如圖甲，在水平地面上固定一傾角為θ的光滑絕緣斜面，斜面處于電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態(tài)。一質(zhì)量為m、帶電量為q(q>0)的滑塊從距離彈簧上端為s₀處靜止釋放，滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中電量保持不變，設(shè)滑塊與彈簧接觸過程沒有機(jī)械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g。

(1)求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時(shí)間t₁

(2)若滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中最大速度大小為v_m，求滑塊從靜止釋放到速度大小為v_m過程中彈簧的彈力所做的功W；

(3)從滑塊靜止釋放瞬間開始計(jì)時(shí)，請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中速度與時(shí)間關(guān)系v-t圖象。圖中橫坐標(biāo)軸上的t_1、t₂及t₃分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達(dá)到最大值及第一次速度減為零的時(shí)刻，縱坐標(biāo)軸上的v₁為滑塊在t₁時(shí)刻的速度大小，v_m是題中所指的物理量。(本小題不要求寫出計(jì)算過程)

答案：(1); (2);

(3)

解析：本題考查的是電場(chǎng)中斜面上的彈簧類問題。涉及到勻變速直線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)用動(dòng)能定理處理變力功問題、最大速度問題和運(yùn)動(dòng)過程分析。

(1)滑塊從靜止釋放到與彈簧剛接觸的過程中作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a，則有

　　 qE+mgsin=ma　　　　　　　　　　 ①

　　 　　　　　　　　　　　�、�

聯(lián)立①②可得

　　 　　　　　　　�、�

(2)滑塊速度最大時(shí)受力平衡，設(shè)此時(shí)彈簧壓縮量為，則有

　　 　　　　　　　　�、�

　　 從靜止釋放到速度達(dá)到最大的過程中，由動(dòng)能定理得

　　 　　　�、�

聯(lián)立④⑤可得

　　 s

(3)如圖

26.(09·安徽·23)如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向沿軸的正方向，場(chǎng)強(qiáng)為。在點(diǎn)有一個(gè)靜止的中性微粒，由于內(nèi)部作用，某一時(shí)刻突然分裂成兩個(gè)質(zhì)量均為的帶電微粒，其中電荷量為的微粒1沿軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間到達(dá)點(diǎn)。不計(jì)重力和分裂后兩微粒間的作用。試求

(1)分裂時(shí)兩個(gè)微粒各自的速度；

(2)當(dāng)微粒1到達(dá)(點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)微粒1做功的瞬間功率；

(3)當(dāng)微粒1到達(dá)(點(diǎn)時(shí)，兩微粒間的距離。

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，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；在x方向由于受恒定的電場(chǎng)力，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。所以微粒1做的是類平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)微粒1分裂時(shí)的速度為v₁，微粒2的速度為v₂則有：

在y方向上有

-　　　　　　　　　　　　　　　　　　

在x方向上有

-

根號(hào)外的負(fù)號(hào)表示沿y軸的負(fù)方向。

中性微粒分裂成兩微粒時(shí)，遵守動(dòng)量守恒定律，有

方向沿y正方向。

(2)設(shè)微粒1到達(dá)(0，-d)點(diǎn)時(shí)的速度為v，則電場(chǎng)力做功的瞬時(shí)功率為

其中由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式

所以

(3)兩微粒的運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱性，如圖所示，當(dāng)微粒1到達(dá)(0，-d)點(diǎn)時(shí)發(fā)生的位移

則當(dāng)微粒1到達(dá)(0，-d)點(diǎn)時(shí)，兩微粒間的距離為

25.(09·山東·25)(18分)如圖甲所示，建立Oxy坐標(biāo)系，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對(duì)稱，極板長度和板間距均為l，第一四象限有磁場(chǎng)，方向垂直于Oxy平面向里。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸間右連接發(fā)射質(zhì)量為m、電量為+q、速度相同、重力不計(jì)的帶電粒子在0~3t時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極邊緣的影響)。

已知t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子恰好在t₀時(shí)，刻經(jīng)極板邊緣射入磁場(chǎng)。上述m、q、l、l₀、B為已知量。(不考慮粒子間相互影響及返回板間的情況)

(1)求電壓U的大小。

(2)求時(shí)進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。

(3)何時(shí)把兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短？求此最短時(shí)間。

解析：(1)時(shí)刻進(jìn)入兩極板的帶電粒子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，時(shí)刻剛好從極板邊緣射出，在y軸負(fù)方向偏移的距離為，則有①

②

③

聯(lián)立以上三式，解得兩極板間偏轉(zhuǎn)電壓為④。

(2)時(shí)刻進(jìn)入兩極板的帶電粒子，前時(shí)間在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，　

后時(shí)間兩極板沒有電場(chǎng)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。帶電粒子沿x軸方向的分速度大小為⑤

帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)沿y軸負(fù)方向的分速度大小為⑥

帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小為⑦

設(shè)帶電粒子離開電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，則有⑧

聯(lián)立③⑤⑥⑦⑧式解得⑨。

(3)時(shí)刻進(jìn)入兩極板的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短。帶電粒子離開磁場(chǎng)時(shí)沿y軸正方向的分速度為⑩，設(shè)帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸正方向的夾角為，則，聯(lián)立③⑤⑩式解得，帶電粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的軌跡圖如圖所示，圓弧所對(duì)的圓心角為，所求最短時(shí)間為,帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為，聯(lián)立以上兩式解得。

考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。

24.(09·江蘇物理·1)兩個(gè)分別帶有電荷量和+的相同金屬小球(均可視為點(diǎn)電荷)，固定在相距為的兩處，它們間庫侖力的大小為。兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)?sub>，則兩球間庫侖力的大小為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　(　 C　 )

　　 A．　　　　　 B．　　　　　 C．　　　　　 D．

解析：本題考查庫侖定律及帶電題電量的轉(zhuǎn)移問題。接觸前兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的庫侖力大小為，兩個(gè)相同的金屬球各自帶電，接觸后再分開，其所帶電量先中和后均分，所以兩球分開后各自帶點(diǎn)為+Q，距離又變?yōu)樵瓉淼?sub>，庫侖力為，所以兩球間庫侖力的大小為，C項(xiàng)正確。如兩球原來帶正電，則接觸各自帶電均為+2Q。

23.(09·寧夏·18)空間有一均勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，M、N、P為電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，M點(diǎn)的坐標(biāo)，N點(diǎn)的坐標(biāo)為，P點(diǎn)的坐標(biāo)為。已知電場(chǎng)方向平行于直線MN，M點(diǎn)電勢(shì)為0，N點(diǎn)電勢(shì)為1V，則P點(diǎn)的電勢(shì)為　　　　　 (　 D　 )

A.　　　　　　 B.

C.　　　　　　　　　 D.

22.(09·浙江·20)空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，有一電荷量、質(zhì)量的粒子從點(diǎn)以速率射入電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)速率為�，F(xiàn)有另一電荷量、質(zhì)量的粒子以速率仍從點(diǎn)射入該電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)速率為。若忽略重力的影響，則　　　　　　　　　　　　　　　 (　 AD　 )

A．在、、三點(diǎn)中，點(diǎn)電勢(shì)最高

B．在、、三點(diǎn)中，點(diǎn)電勢(shì)最高

C．間的電勢(shì)差比間的電勢(shì)差大

D．間的電勢(shì)差比間的電勢(shì)差小

解析：正電荷由O到A，動(dòng)能變大，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電勢(shì)也減小，O點(diǎn)電勢(shì)較高；負(fù)電荷從O到

B速度增大，電場(chǎng)力也做正功，電勢(shì)能減小，電勢(shì)升高，B點(diǎn)電勢(shì)比O點(diǎn)高。所以B點(diǎn)最高，A對(duì)； ，，故D對(duì)。

21.(09·浙江·16)如圖所示，在光滑絕緣水平面上放置3個(gè)電荷量均為的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為的輕質(zhì)彈簧絕緣連接。當(dāng)3個(gè)小球處在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，每根彈簧長度為 已知靜電力常量為，若不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為　　　　　 (　 C　 )

A．　　 B．　　 C．　　 D．

解析：第三個(gè)小球受三個(gè)力的作用，它們的關(guān)

系是

，得

20.(09·福建·15)如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地。一帶電油滴位于容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)�，F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離　 (　 B　 )

A.帶點(diǎn)油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)　

B.P點(diǎn)的電勢(shì)將降低

C.帶點(diǎn)油滴的電勢(shì)將減少　　　　　

D.若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大

解析：電容器兩端電壓U不變，由公式，場(chǎng)強(qiáng)變小，電場(chǎng)力變小，帶點(diǎn)油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)； P到下極板距離d不變，而強(qiáng)場(chǎng)E減小，由公式U=Ed知P與正極板的電勢(shì)差變小，又因?yàn)橄聵O板電勢(shì)不變，所以P點(diǎn)的電勢(shì)變小，B對(duì)；由于電場(chǎng)力向上，而電場(chǎng)方向向下，可以推斷油滴帶負(fù)電，又P點(diǎn)的電勢(shì)降低，所以油滴的電勢(shì)能增大，C錯(cuò)；圖中電容器兩端電壓U不變,電容C減小時(shí)由公式Q=CU，帶電量減小，D錯(cuò)。

19.(09·安徽·18.)在光滑的絕緣水平面上，有一個(gè)正方形的abcd，頂點(diǎn)a、c處分別固定一個(gè)正點(diǎn)電荷，電荷量相等，如圖所示。若將一個(gè)帶負(fù)電的粒子置于b點(diǎn)，自由釋放，粒子將沿著對(duì)角線bd往復(fù)運(yùn)動(dòng)。粒子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　 D　 )

A. 先作勻加速運(yùn)動(dòng)，后作勻減速運(yùn)動(dòng)

B. 先從高電勢(shì)到低電勢(shì)，后從低電勢(shì)到高電勢(shì)

C. 電勢(shì)能與機(jī)械能之和先增大，后減小

D. 電勢(shì)能先減小，后增大

解析：由于負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力是變力，加速度是變化的。所以A錯(cuò)；由等量正電荷的電場(chǎng)分布知道，在兩電荷連線的中垂線O點(diǎn)的電勢(shì)最高，所以從b到a，電勢(shì)是先增大后減小，故B錯(cuò)；由于只有電場(chǎng)力做功，所以只有電勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，故電勢(shì)能與機(jī)械能的和守恒，C錯(cuò)；由b到O電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，由O到d電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，D對(duì)。