（19分）為了獲得一束速度大小確定且方向平行的電子流，某人設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)裝置，其截面圖如題9圖所示。其中EABCD為一接地的金屬外殼。在A處有一粒子源，可以同時(shí)向平行于紙面的各個(gè)方向射出大量的速率不等的電子。忽略電子間的相互作用力，這些電子進(jìn)入一垂直于紙面向里的圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，僅有一部分能進(jìn)入右側(cè)的速度選擇器MNPQ。已知圓形磁場(chǎng)半徑為R；速度選擇器的MN和PQ板都足夠長(zhǎng)，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E（圖中未畫出電場(chǎng)線），勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里大小為B₂，電子的電荷量大小為e，質(zhì)量為m。調(diào)節(jié)圓形區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁的大小，直到有電子從速度選擇器右側(cè)射出。求：

（1）速度選擇器的MN板帶正電還是負(fù)電？能從速度選擇器右側(cè)射出的電子的速度大小、方向如何？
（2）是否所有從粒子源A處射出并進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大小為（1）問中的電子，最終都能從速度選擇器右側(cè)射出？若能，請(qǐng)簡(jiǎn)要證明，并求出圓形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B₁的大�。蝗舨荒�，請(qǐng)說明理由。（不考慮電子“擦”到金屬板的情形以及金屬板附近的邊界效應(yīng)）
（3）在最終能通過速度選擇器的電子中，從圓形區(qū)域磁場(chǎng)出射時(shí)距AE為的電子在圓形磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間？

如圖所示，真空中直角坐標(biāo)系XOY，在第一象限內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在第四象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，在第二象限內(nèi)有沿x軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第三象限內(nèi)有一對(duì)平行金屬板M、N，兩板間距為d。所加電壓為U，兩板間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₀的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)正離子沿平行于金屬板的軸線射入兩板間并做直線運(yùn)動(dòng)，從A點(diǎn)（﹣L，0）垂直于x軸進(jìn)入第二象限，從P（0，2L）進(jìn)入第一象限，然后離子垂直于x軸離開第一象限，不計(jì)離子的重力，求：

（1）離子在金屬板間運(yùn)動(dòng)速度V₀的大小
（2）離子的比荷q/m
（3）從離子進(jìn)入第一象限開始計(jì)時(shí)，離子穿越x軸的時(shí)刻

如圖所示，相距為d的L₁和L₂兩條平行虛線是上下兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，L₁上方和L₂下方都是垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，M、N兩點(diǎn)都在L₂上，M點(diǎn)有一放射源其放射性元素衰變前原子核的質(zhì)量為m，它釋放出一個(gè)質(zhì)量為m₁，帶電量為-q的粒子后，產(chǎn)生的新原子核質(zhì)量為m₂，釋放出的粒子以初速度v與L₂成30^o角斜向上射入，經(jīng)過一段時(shí)間恰好斜向上通過N點(diǎn)(不計(jì)重力)，求：

(1)該原子核發(fā)生衰變的過程中釋放的核能；
(2)說明粒子過N點(diǎn)時(shí)的速度大小和方向，并求從M到N的時(shí)間及路程。

（l0分）磁聚焦被廣泛的應(yīng)用在電真空器件中，如圖所示，在坐標(biāo)中存在有界的勻強(qiáng)聚焦磁場(chǎng)，方向垂直坐標(biāo)平面向外，磁場(chǎng)邊界PQ直線與x軸平行，距x軸的距離為，邊界POQ的曲線方程為。且方程對(duì)稱y軸，在坐標(biāo)x軸上A處有一粒子源，向著不同方向射出大量質(zhì)量均為m、電量均為q的帶正電粒子，所有粒子的初速度大小相同均為v，粒子通過有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后都會(huì)聚焦在x軸上的F點(diǎn)．已知A點(diǎn)坐標(biāo)為（－a，0），F(xiàn)點(diǎn)坐標(biāo)為（a，0）．不計(jì)粒子所受重力和相互作用求：

（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；
（2）粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與x軸的夾角為多大時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，最長(zhǎng)對(duì)間為多少？

(12分)一勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在以O(shè)為圓心，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，方向與紙面垂直，如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量q的帶正電的質(zhì)點(diǎn)，經(jīng)電場(chǎng)加速后，以速度v沿半徑MO方向進(jìn)入磁場(chǎng)，沿圓弧運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，然后離開磁場(chǎng)，∠MON=120º，質(zhì)點(diǎn)所受重力不計(jì)，求：

(1)判斷磁場(chǎng)的方向；
(2)該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；
(3)帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

如圖所示，水平放置的平行板電容器，原來兩板不帶電，上極板接地，它的極板長(zhǎng)L = 0.1m，兩板間距離 d =" 0.4" cm，有一束相同微粒組成的帶電粒子流從兩板中央平行極板射入，由于重力作用微粒能落到下板上，已知微粒質(zhì)量為 m = 2×10^-6kg，電量q = 1×10^-8 C，電容器電容為C =10^-6 F．
求

(1)為使第一粒子能落點(diǎn)范圍在下板中點(diǎn)到緊靠邊緣的B點(diǎn)之內(nèi)，則微粒入射速度v₀應(yīng)為多少？
(2)以上述速度入射的帶電粒子，最多能有多少個(gè)落到下極板上？

如圖所示，寬x=2cm的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的縱向范圍足夠大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向內(nèi)，大小為0.01T。現(xiàn)有一群比荷q/m=4×10⁷C/kg的正粒子，從O點(diǎn)以相同的速率2×10⁴m/s沿紙面不同方向進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子重量忽略不計(jì)（）。求：

（1）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；
（2）所有打在y軸上的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；
（3）打在分界線x=2cm上粒子的分布范圍.

磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖所示，平行金屬板A、B之間相距為d，板間的磁場(chǎng)按勻強(qiáng)磁場(chǎng)處理，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場(chǎng)，金屬板A、B是邊長(zhǎng)為a的正方形，等離子體的電阻率為ρ，外接電阻R。求：

（1）發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)；
（2）電阻R上的電流；
（3）要使等離子體能進(jìn)入磁場(chǎng)所需的外力.

回旋加速器D形盒的半徑為r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個(gè)質(zhì)量了m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為零開始加速。

（1）求該回旋加速器所加交變電場(chǎng)的頻率；
（2）求粒子離開回旋加速器時(shí)獲得的動(dòng)能；
（3）有同學(xué)想自利用該回旋加速器直接對(duì)質(zhì)量為m、電量為2q的粒子加速。能行嗎？行，說明理由；不行，提出改進(jìn)方案.

（10分）水平放置的平行金屬板M N之間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面的交變磁場(chǎng)（如圖a所示，垂直紙面向里為正），磁感應(yīng)強(qiáng)度=50T，已知兩板間距離d=0.3m，電場(chǎng)強(qiáng)度E=50V/m，M板中心上有一小孔P，在P正上方h=5cm處的O點(diǎn)，一帶電油滴自由下落，穿過小孔后進(jìn)入兩板間，若油滴在t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間，最后恰好從N板邊緣水平飛出。已知油滴的質(zhì)量 m=10kg，電荷量q=+2×10C（不計(jì)空氣阻力。重力加速度取g=10m/s²，取π=3）求：


（1）油滴在P點(diǎn)的速度；
（2）N板的長(zhǎng)度；
（3）交變磁場(chǎng)的變化周期。