（18分）靜止于A處的離子，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿圖中圓弧虛線通過(guò)靜電分析器，并從P點(diǎn)垂直CF進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)．靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻射分布的電場(chǎng)，已知圓弧虛線的半徑為R，其所在處場(chǎng)強(qiáng)為E、方向如圖所示；離子質(zhì)量為m、電荷量為q；、，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里；離子重力不計(jì)．

（1）求加速電場(chǎng)的電壓U；
（2）若離子能最終打在QF上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍．

（14分）如圖，從陰極K發(fā)射的熱電子，重力和初速均不計(jì)，通過(guò)加速電場(chǎng)后，沿圖示虛線垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)區(qū)域足夠長(zhǎng)，寬度為L(zhǎng)＝2.5cm。已知加速電壓為U＝182V，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝9.1×10^-4T，電子的電量，電子質(zhì)量。求：

（1）電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑R
（2）電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t(結(jié)果保留)
（3）若加速電壓大小可以改變，其他條件不變，為使電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，加速電壓U應(yīng)滿足什么條件？

如圖所示，坐標(biāo)平面的第I象限內(nèi)存在大小為E、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，足夠長(zhǎng)的擋板MN垂直x軸放置且距離點(diǎn)O為d．第Ⅱ象 限內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．磁感應(yīng)強(qiáng) 度為B。一質(zhì)量為m，帶電量為－q的粒子（重力忽略不計(jì)）若自距原點(diǎn)O為L(zhǎng)的A點(diǎn)以一定的 速度垂直x軸進(jìn)入磁場(chǎng)，則粒子恰好到達(dá)O點(diǎn)而不進(jìn)入電場(chǎng)�，F(xiàn)該粒子仍從A點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)但初速 度大小為原來(lái)的4倍為使粒子進(jìn)人電場(chǎng)后能垂直到達(dá)擋板MN上，求

（1）粒子第一次從A點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度的大�。�
（2）粒子第二次從A點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與x軸正向間的夾角大小
（3）粒子打到擋板上時(shí)的速度大小。

（12分）如圖所示，水平地面上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車，管的底部有一質(zhì)量m=0.2g、電荷量q=8×10^-5C的小球，小球的直徑比管的內(nèi)徑略小．在管口所在水平面MN的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁= 15T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN面的上方還存在著豎直向上、場(chǎng)強(qiáng)E=25V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B₂=5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)讓小車始終保持v=2m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，以帶電小球剛經(jīng)過(guò)場(chǎng)的邊界PQ為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，測(cè)得小球?qū)�管�?cè)壁的彈力F_N隨高度h變化的關(guān)系如圖所示．g取10m/s²，不計(jì)空氣阻力．求：

（1）小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)B₁時(shí)的加速度大小a；
（2）絕緣管的長(zhǎng)度L；
（3）小球離開(kāi)管后再次經(jīng)過(guò)水平面MN時(shí)距管口的距離

（19分）如圖所示，一帶電粒子以與水平方向成60°角速度在豎直平面內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后進(jìn)入一垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域（圖中未畫(huà)出磁場(chǎng)區(qū)域），粒子飛出磁場(chǎng)后垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入寬為L(zhǎng)的勻強(qiáng)電場(chǎng)。 電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向豎直向上。當(dāng)粒子穿出電場(chǎng)時(shí)速度大小變?yōu)樵瓉?lái)的倍。 已知帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，重力不計(jì)。求：

（1）粒子帶什么電？簡(jiǎn)述理由；
（2）帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)速度多大；
（3）該圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積為多大。

（14分）如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m =2.0×10^-11kg，電荷量為q=1.0×10^-5C的帶正電粒子P（重力忽略不計(jì)），從靜止開(kāi)始經(jīng)U₁=100V電壓加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為U₂。金屬板長(zhǎng)L=20cm，兩板間距d =20cm，上極板帶正電，下極板帶負(fù)電。粒子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后進(jìn)入右側(cè)垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，位于磁場(chǎng)左側(cè)的理想邊界緊鄰偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，磁場(chǎng)中其余區(qū)域沒(méi)有邊界。磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。求：

（1）微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度大��？
（2）若粒子一定會(huì)由偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)電壓U₂滿足什么條件？
（3）在（2）前提下若粒子離開(kāi)磁場(chǎng)后不會(huì)第二次進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足什么條件？

(12分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長(zhǎng)為L(zhǎng)的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔S₁、S₂，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，電壓的大小為U₀，周期為T₀。在t=0時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為－q(q>0)的粒子由S₁靜止釋放，粒子在電場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，在t=時(shí)刻通過(guò)S₂垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)。(不計(jì)粒子重力，不考慮極板外的電場(chǎng))

(1)求粒子到達(dá)S₂時(shí)的速度大小v
(2)為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件；
(3)若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在t=T₀時(shí)刻再次到達(dá)S₁，而再次進(jìn)入電場(chǎng)被加速，求該過(guò)程中粒子在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。

（20分）如圖所示，水平線QC下方是水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)；區(qū)域Ⅰ（梯形PQCD）內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；區(qū)域Ⅱ（三角形APD）內(nèi)也有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，但是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以與區(qū)域Ⅰ不同；區(qū)域Ⅲ（虛線PD之上、三角形APD以外）有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度與區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁感應(yīng)大小相等。三角形AQC是邊長(zhǎng)為2L的等邊三角形，P、D分別為AQ、AC的中點(diǎn)．帶正電的粒子從Q點(diǎn)正下方、距離Q點(diǎn)為L(zhǎng)的O點(diǎn)以某一速度射出，在電場(chǎng)力作用下從QC邊中點(diǎn)N以速度v₀垂直QC射入?yún)^(qū)域Ⅰ，接著從P點(diǎn)垂直AQ射入?yún)^(qū)域Ⅲ。若區(qū)域Ⅱ、Ⅲ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與區(qū)域Ⅰ的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足一定的關(guān)系，此后帶電粒子又經(jīng)歷一系列運(yùn)動(dòng)后又會(huì)以原速率返回O點(diǎn)．（粒子重力忽略不計(jì)）求：

（1）該粒子的比荷；
（2）粒子從O點(diǎn)出發(fā)再回到O點(diǎn)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程所有可能經(jīng)歷的時(shí)間．

（12分）如右圖所示，PQ是兩塊平行金屬板，上極板接電源正極，兩極板之間的電壓為U=1．2×10⁴V，一帶負(fù)電的粒子通過(guò)P極板的小孔以速度v₀=2．0×10⁴m/s垂直金屬板飛入，通過(guò)Q極板上的小孔后，垂直AC邊經(jīng)中點(diǎn)O進(jìn)入邊界為等腰直角三角形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1．0T，邊界AC的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1．6m，粒子比荷=5×10⁴C/kg，不計(jì)粒子的重力。求：

（1）粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大��；
（2）粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)邊界上的位置到B點(diǎn)的距離以及在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。