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（10分）如圖兩根正對的平行金屬直軌道MN、M´N´位于同一水平面上,兩軌道間距L=0.50m.軌道的MM′端之間接一阻值R=0.40Ω的定值電阻,NN′端與兩條位于豎直面內的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為 R₀ =0.50m.直軌道的右端處于豎直向下、磁感應強度B =0.64T的勻強磁場中,磁場區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN′重合.現(xiàn)有一質量 m =0.20kg、電阻 r =0.10Ω的導體桿ab靜止在距磁場的左邊界s=2.0m處.在與桿垂直的水平恒力 F =2.0N的作用下ab桿開始運動,當運動至磁場的左邊界時撤去F,結果導體ab恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點PP′.已知導體桿ab在運動過程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導體桿ab與直軌道間的動摩擦因數(shù) μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計,取g=10m/s²，求：

①導體桿穿過磁場的過程中通過電阻R上的電荷量
②導體桿穿過磁場的過程中整個電路產生的焦耳熱

（22分）如圖甲所示，水平放置的A、B兩平行金屬板的中央各有一小孔O₁、O₂，板間距離為d，開關S接1。當t=0時，在a、b兩端加上如圖乙中的①圖線所示的電壓，同時在c、d兩端加上如圖丙所示的電壓。此時，一質量為m的帶負電微粒恰好靜止于兩孔連線的中點P處 (P、O₁、O₂在同一豎直線上)。重力加速度為g，空氣阻力和金屬板的厚度不計。

⑴若某時刻突然在a、b兩端改加如圖乙中的②圖線所示的電壓，則微�？蛇_到的最高點距A板的高度為多少？
⑵試在答題卷所給的坐標中，定性畫出在a、b兩端改加如圖乙中的②圖線所示的電壓之后微粒運動過程中相對于P點的重力勢能E_p隨時間t變化的圖象（只要求畫出圖線，不必寫出定量關系式，但必須標明各轉折點的橫縱坐標）；
⑶若要使微粒在兩板間運動一段時間后，從A板中的O₁小孔射出，且射出時的動能盡可能大，問應在t=0到t=T之間的哪個時 刻把開關s從l扳到2位置？u_cd的變化周期T至少為多少?

（12分）足夠長的平行金屬導軌MN和PK表面粗糙，與水平面之間的夾角為α，間距為L。垂直于導軌平面向上的勻強磁場的磁感應強度為B，MP間接有阻值為R的電阻，質量為m的金屬桿ab垂直導軌放置，其他電阻不計。如圖所示，用恒力F沿導軌平面向下拉金屬桿ab，使金屬桿由靜止開始運動，桿運動的最大速度為v_m，t s末金屬桿的速度為v₁，，前t s內金屬桿的位移為x，（重力加速度為g）求：

（1）金屬桿速度為v₁時加速度的大小；
（2）整個系統(tǒng)在前t s內產生的熱量。

(16分)如圖所示，在平面直角坐標系xoy中的第一象限內存在磁感應強度大小為B、方向垂直于坐標平面向里的有界圓形勻強磁場區(qū)域(圖中未畫出)；在第二象限內存在沿x軸負方向的勻強電場．一粒子源固定在x軸上坐標為(－L，0)的A點．粒子源沿y軸正方向釋放出速度大小為v的電子，電子恰好能通過y軸上坐標為(0，2L)的C點，電子經過磁場偏轉后恰好垂直通過第一象限內與x軸正方向成15°角的射線ON(已知電子的質量為m，電荷量為e，不考慮粒子的重力和粒子之間的相互作用)．求：

⑴勻強電場的電場強度E的大�。�
⑵電子離開電場時的速度方向與y軸正方向的夾角θ；
⑶圓形磁場的最小半徑R_min．

如圖，兩個共軸的圓筒形金屬電極，在內筒上均勻分布著平行于軸線的標號1-8的八個狹縫，內筒內半徑為R，在內筒之內有平行于軸線向里的勻強磁場，磁感應強度為B。在兩極間加恒定電壓，使筒之間的區(qū)域內有沿半徑向里的電場。不計粒子重力，整個裝置在真空中，粒子碰到電極時會被電極吸收。

(1)一質量為m₁，帶電量為+q₁的粒子從緊靠外筒且正對1號縫的S點由靜止出發(fā)，進入磁場后到達的第一個狹縫是3號縫，求兩電極間加的電壓U是多少?
(2)另一個粒子質量為m₂，帶電量為+q₂，也從S點由靜止出發(fā)，該粒子經過一段時間后恰好又回到S點，求該粒子在磁場中運動多少時間第一次回到S點。

如圖，在平面第一象限整個區(qū)域分布勻強電場，電場方向平行軸向下，在第四象限內存在有界勻強磁場，左邊界為軸，右邊界為的直線，磁場方向垂直紙面向外。質量為、帶電量為的粒子從軸上點以初速度垂直軸射入勻強電場，在電場力作用下從軸上點以與軸正方向成45°角進入勻強磁場。已知，不計粒子重力。求：

（1）點坐標；
（2）要使粒子能再進入電場，磁感應強度的取值范圍；
（3）要使粒子能第二次進入磁場，磁感應強度的取值范圍。

如圖15，質量為M的足夠長金屬導軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計，質量為m的導體棒PQ放置在導軌上，始終與導軌接觸良好，PQbc構成矩形。棒與導軌間動摩擦因數(shù)為m，棒左側有兩個固定于水平面的立柱。導軌bc段長為L，開始時PQ左側導軌的總電阻為R，右側導軌單位長度的電阻為R₀。PQ左側勻強磁場方向豎直向上，磁感應強度大小為B。在t＝0時，一水平向左的拉力F垂直作用于導軌的bc邊上，使導軌由靜止開始做勻加速直線運動，加速度為a。

（1）求回路中感應電動勢及感應電流隨時間變化的表達式；
（2）經過多少時間拉力F達到最大值，拉力F的最大值為多少？
（3）某一過程中力F做的功為W₁，導軌克服摩擦力做功為W₂，求回路產生的焦耳熱Q。

（18分）中心均開有小孔的金屬板C、D與半徑為d的圓形單匝金屬線圈連接，圓形框內有垂直紙面的勻強磁場，大小隨時間變化的關系為B=kt(k未知且k>0)，E、F為磁場邊界，且與C、D板平行。D板右方分布磁場大小均為B₀，方向如圖所示的勻強磁場。區(qū)域Ⅰ的磁場寬度為d，區(qū)域Ⅱ的磁場寬度足夠。在C板小孔附近有質量為m、電量為q的負離子由靜止開始加速后，經D板小孔垂直進入磁場區(qū)域Ⅰ，不計離子重力。

（1）判斷圓形線框內的磁場方向；
（2）若離子從C板出發(fā)，運動一段時間后又恰能回到C板出發(fā)點，求離子在磁場中運動的總時間；
（3）若改變圓形框內的磁感強度變化率k，離子可從距D板小孔為2d的點穿過E邊界離開磁場，求圓形框內磁感強度的變化率k是多少？

（20分）如圖甲所示，兩平行金屬板長度l不超過0.2 m，兩板間電壓U隨時間t變化的圖象如圖乙所示。在金屬板右側有一左邊界為MN、右邊無界的勻強磁場，磁感應強度B =0.01 T，方向垂直紙面向里�，F(xiàn)有帶正電的粒子連續(xù)不斷地以速度v₀=10⁵m/s射入電場中，初速度方向沿兩板間的中線OO’方向。磁場邊界MN與中線OO’垂直。已知帶電粒子的比荷q/m=10⁸C/kg，粒子的重力和粒子之間的相互作用力均可忽略不計。
 
(1)在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內，可以把板間的電場強度看作是恒定的。請通過計算說明這種處理能夠成立的理由；
(2)設t=0.1 s時刻射人電場的帶電粒子恰能從金屬板邊緣穿越電場射入磁場，求該帶電粒子射出電場時速度的大��；
(3)對于所有經過電場射入磁場的帶電粒子，設其射人磁場的入射點和從磁場射出的出射點間的距離為d,試判斷d的大小是否隨時間變化？若不變，證明你的結論；若變化，求出d的變化范圍。

（18分）如圖所示，在xOy平面中第一象限內有一點P(4，3)，OP所在直線下方有垂直于紙面向里的勻強磁場，OP上方有平行于OP向上的勻強電場，電場強度E＝100V/m。一質量m＝1×10^－6kg，電荷量q＝2×10^－3C帶正電的粒子，從坐標原點O以初速度v＝1×10³m/s垂直于磁場方向射入磁場，經過P點時速度方向與OP垂直并進入電場，在經過電場中的M點(圖中未標出)時的動能為P點時動能的2倍，不計粒子重力。求：
 
(1)磁感應強度的大��；
(2)O、M兩點間的電勢差；
(3)M點的坐標及粒子從O運動到M點的時間。