專題三2電磁場(chǎng)中曲線運(yùn)動(dòng)

1、電磁場(chǎng)中曲線運(yùn)動(dòng)20140405 （2013）24(20分分)“電子能量分析器電子能量分析器”主要由處于真空中主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和的電子偏轉(zhuǎn)器和 探測(cè)板組成。偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、探測(cè)板組成。偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、半徑分別為半徑分別為RA和和RB的同心圓金屬半球面的同心圓金屬半球面A和和B構(gòu)成，構(gòu)成，A、B為電勢(shì)值不等的等勢(shì)面，其過(guò)球心的截面如圖所示。一束為電勢(shì)值不等的等勢(shì)面，其過(guò)球心的截面如圖所示。一束電荷量為電荷量為e、質(zhì)量為、質(zhì)量為m的電子以不同的動(dòng)能從偏轉(zhuǎn)器左端的電子以不同的動(dòng)能從偏轉(zhuǎn)器左端M的正中間小孔垂直入射，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域，最后到達(dá)偏的正中間小孔垂直入射，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)

2、電場(chǎng)區(qū)域，最后到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測(cè)板轉(zhuǎn)器右端的探測(cè)板N，其中動(dòng)能為，其中動(dòng)能為Ek0的電子沿等勢(shì)面的電子沿等勢(shì)面C做做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)N板的正中間。忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)。板的正中間。忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)。 （1）判斷球面）判斷球面A、B的電勢(shì)高低，并說(shuō)明理由；的電勢(shì)高低，并說(shuō)明理由； （2 ）求等勢(shì)面）求等勢(shì)面C所在處電場(chǎng)強(qiáng)度所在處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小；的大??； （3）若半球面）若半球面A、B和等勢(shì)面和等勢(shì)面C的電勢(shì)分別為的電勢(shì)分別為A、B和和C，則到達(dá)則到達(dá)N板左、右邊緣處的電子，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)前、后的板左、右邊緣處的電子，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)前、后的動(dòng)能改變量動(dòng)能改變量EK左左和和EK右右分

3、別為多少？分別為多少？ （4）比較）比較|EK左左|和和|EK右右|的大小，并說(shuō)明理由。的大小，并說(shuō)明理由。25（22分）為了降低潛艇噪音，提高其前進(jìn)速度，可用電分）為了降低潛艇噪音，提高其前進(jìn)速度，可用電磁推進(jìn)器替代螺旋槳。潛艇下方有左、右兩組推進(jìn)器，每磁推進(jìn)器替代螺旋槳。潛艇下方有左、右兩組推進(jìn)器，每組由組由6個(gè)相同的用絕緣材料制成的直線通道推進(jìn)器構(gòu)成，個(gè)相同的用絕緣材料制成的直線通道推進(jìn)器構(gòu)成，其原理示意圖如下。在直線通道內(nèi)充滿電阻率其原理示意圖如下。在直線通道內(nèi)充滿電阻率=0.2m的的海水，通道中海水，通道中axbxc=0.3mx0.4mx0.3m的空間內(nèi)，存在由超的空間內(nèi)，存在由超導(dǎo)

4、線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度導(dǎo)線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B=6.4T、方向垂直、方向垂直通道側(cè)面向外。磁場(chǎng)區(qū)域上、下方各有通道側(cè)面向外。磁場(chǎng)區(qū)域上、下方各有axb=0.3mx0.4m的的金屬板金屬板M、N，當(dāng)其與推進(jìn)器專用直流電源相連后，在兩，當(dāng)其與推進(jìn)器專用直流電源相連后，在兩板之間的海水中產(chǎn)生了從板之間的海水中產(chǎn)生了從N到到M，大小恒為，大小恒為I=1.0 x103A的電的電流，設(shè)電流只存在于磁場(chǎng)區(qū)域。不計(jì)電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻，流，設(shè)電流只存在于磁場(chǎng)區(qū)域。不計(jì)電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻，海水密度海水密度=1.0 x103kg/m3。（1）求一個(gè)直線通道推進(jìn)器內(nèi)磁場(chǎng)對(duì)通電海水的作用力大）求一

5、個(gè)直線通道推進(jìn)器內(nèi)磁場(chǎng)對(duì)通電海水的作用力大小，并判斷其方向。小，并判斷其方向。（2）在不改變潛艇結(jié)構(gòu)的前提下，簡(jiǎn)述潛艇如何轉(zhuǎn)彎？如）在不改變潛艇結(jié)構(gòu)的前提下，簡(jiǎn)述潛艇如何轉(zhuǎn)彎？如何倒車？何倒車？（3）當(dāng)潛艇以恒定速度）當(dāng)潛艇以恒定速度v0=30m/s前進(jìn)時(shí)，海水在出口處相前進(jìn)時(shí)，海水在出口處相對(duì)于推進(jìn)器的速度對(duì)于推進(jìn)器的速度v=34m/s，思考專用直流電源所提供的，思考專用直流電源所提供的電功率如何分配，求出相應(yīng)功率的大小。電功率如何分配，求出相應(yīng)功率的大小。 （2012） 24.(20分分)如圖所示，兩塊水平放置、相距為如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上。兩板之間

6、的右側(cè)區(qū)的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上。兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將噴墨打印機(jī)的域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴。調(diào)節(jié)電源電壓、帶相等電荷量的墨滴。調(diào)節(jié)電源電壓至至U, 墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(diǎn)。點(diǎn)。 （1）判段墨滴所帶電荷的種類，并求）判段墨滴所帶電荷的種類

7、，并求 其電荷量；其電荷量； （2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值；的值； （3）現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間）現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置。為了使墨滴仍能到達(dá)下板的位置。為了使墨滴仍能到達(dá)下板M點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度度 調(diào)至調(diào)至B,則則B的大小為多少？的大小為多少？（2011）25.（22分）如圖甲所示，靜電除塵裝置中有一長(zhǎng)分）如圖甲所示，靜電除塵裝置中有一長(zhǎng)為為L(zhǎng)、寬為、寬為b、高為、高為d的矩形通道，其前、后面板使用絕緣的矩形通道，其前、后面板使用絕緣材料，上、下面板使用金屬材料。圖乙是裝置的截面圖，材料，上、下面板使用金屬材料。圖乙是裝置

8、的截面圖，上、下兩板與電壓恒定的高壓直流電源相連。質(zhì)量為上、下兩板與電壓恒定的高壓直流電源相連。質(zhì)量為m、電荷量為電荷量為-q、分布均勻的塵埃以水平速度、分布均勻的塵埃以水平速度v0進(jìn)入矩形通道，進(jìn)入矩形通道，當(dāng)帶負(fù)電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和，同時(shí)被收當(dāng)帶負(fù)電的塵埃碰到下板后其所帶電荷被中和，同時(shí)被收集。通過(guò)調(diào)整兩板間距集。通過(guò)調(diào)整兩板間距d可以改變收集頻率可以改變收集頻率。當(dāng)。當(dāng)d=d0時(shí)時(shí)為為81%（即離下板（即離下板081d0范圍內(nèi)的塵埃能夠被收集）。范圍內(nèi)的塵埃能夠被收集）。不計(jì)塵埃的重力及塵埃之間的相互作用。不計(jì)塵埃的重力及塵埃之間的相互作用。求收集效率為求收集效率為100%時(shí)，兩板間距的最大值為時(shí)，兩板間距的最大值為dm；求