能的轉(zhuǎn)化與守恒是自然界普遍存在的規(guī)律，如：電源給電容器的充電過程可以等效為將電荷逐個從原本電中性的兩極板中的一個極板移到另一個極板的過程. 在移動過程中克服電場力做功，電源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場能．實驗表明:電容器兩極間的電壓與電容器所帶電量如圖所示．

（1）對于直線運動，教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法．請你借鑒此方法，根據(jù)圖示的Q-U圖像，若電容器電容為C，兩極板間電壓為U，求電容器所儲存的電場能．
（2）如圖所示，平行金屬框架豎直放置在絕緣地面上．框架上端接有一電容為C的電容器．框架上一質(zhì)量為m、長為L的金屬棒平行于地面放置，離地面的高度為h．磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與框架平面相垂直．現(xiàn)將金屬棒由靜止開始釋放，金屬棒下滑過程中與框架接觸良好且無摩擦．開始時電容器不帶電，不計各處電阻．

求a. 金屬棒落地時的速度大小
b. 金屬棒從靜止釋放到落到地面的時間

（18分）某學習小組為了研究影響帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的因素，制作了一個自動控制裝置，如圖所示，滑片P可在R₂上滑動，在以O(shè)為圓心，半徑為R=10cm的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個方向垂直紙面向外的水平勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B=0.10T。豎直平行放置的兩金屬板A、K相距為d，連接在電路中，電源電動勢E=91V，內(nèi)阻r=1.0Ω，定值電阻R₁=10Ω，滑動變阻器R₂的最大阻值為80Ω，S₁、S₂為A、K板上的兩個小孔，且S₁、S₂跟O在豎直極板的同一直線上，OS₂=2R，另有一水平放置的足夠長的熒光屏D，O點跟熒光屏D點之間的距離為H。比荷為2.0×10⁵C/kg的離子流由S₁進入電場后，通過S₂向磁場中心射去，通過磁場后落到熒光屏D上。離子進入電場的初速度、重力、離子之間的作用力均可忽略不計。問：

（1）判斷離子的電性，并分段描述離子自S₁到熒光屏D的運動情況？
（2）如果離子恰好垂直打在熒光屏上的N點，電壓表的示數(shù)多大？
（3）電壓表的最小示數(shù)是多少？要使離子打在熒光屏N點的右側(cè)，可以采取哪些方法？

（18分）如圖所示，在x軸下方的區(qū)域內(nèi)存在+y方向的勻強電場，電場強度為E。在x軸上方以原點O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場的方向垂直于xoy平面向外，磁感應(yīng)強度為B。-y軸上的A點與O點的距離為d，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從A點由靜止釋放，經(jīng)電場加速后從O點射入磁場，不計粒子的重力。

（1）求粒子在磁場中運動的軌道半徑r；
（2）要使粒子進人磁場之后不再經(jīng)過x軸，求電場強度的取值范圍；
（3）改變電場強度，使得粒子經(jīng)過x軸時與x軸成θ=30⁰的夾角，求此時粒子在磁場中的運動時間t及經(jīng)過x軸的位置坐標值x₀。

(6分).勻強電場中，將一電荷量為2×10^-5C的負電荷由A點移到B點，其電勢能增加了0.1J，已知A、B兩點間距為2cm，兩點連線與電場方向成60°角，如圖所示，問：

(1)在電荷由A移到B的過程中，電場力做了多少功？
(2)A、B兩點間的電勢差為多少？
(3)該勻強電場的電場強度為多大？

在如圖所示的直角坐標系中，x軸的上方存在與x軸正方向成45°角斜向右下方的勻強電場，場強的大小為E＝×10⁴ V/m.x軸的下方有垂直于xOy面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B＝2×10^－2 T．把一個比荷為＝2×10⁸ C/kg的正電荷從坐標為(0,1)的A點處由靜止釋放．電荷所受的重力忽略不計．

(1)求電荷從釋放到第一次進入磁場時所用的時間；
(2)求電荷在磁場中做圓周運動的半徑；(保留兩位有效數(shù)字)
(3)當電荷第二次到達x軸時，電場立即反向，而場強大小不變，試確定電荷到達y軸時的位置坐標．

（8分）如圖，在區(qū)域I分布有沿-y方向的勻強電場，場強大小為為E,區(qū)域II分布有垂直xoy向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，兩區(qū)寬度相同，有一個質(zhì)子從I區(qū)的左側(cè)垂直邊界入射，恰好垂直II區(qū)右邊界射出，求質(zhì)子的入射速度。

如圖，在第一象限存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面（xy平面）向外；在第四象限存在勻強電場，方向沿x軸負向。在y軸正半軸上某點以與x軸正向平行、大小為v₀的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子，該粒子在（d，0）點沿垂直于x軸的方向進人電場。不計重力。若該粒子離開電場時速度方向與y軸負方向的夾角為θ，求：

（1）電場強度大小與磁感應(yīng)強度大小的比值；
（2）該粒子在電場中運動的時間。

如圖所示，勻強磁場的方向垂直于光滑的金屬導軌平面向里，極板間距為d的平行板電容器與總阻值為2R₀的滑動變阻器通過平行導軌連接，電阻為R₀的導體棒MN可在外力的作用下沿導軌從左向右做勻速直線運動。當滑動變阻器的滑動觸頭位于a、b的中間位置且導體棒MN的速度為v₀時，位于電容器中P點的帶電油滴恰好處于靜止狀態(tài)。若不計摩擦和平行導軌及導線的電阻，各接觸處接觸良好，重力加速度為g，則下列判斷正確的是

（18分）如圖所示，兩平行金屬板A、B長l＝8cm，兩板間距離d＝8cm，B板比A板電勢高300V，即U_BA＝300V.一帶正電的粒子電量q＝10^-10­C，質(zhì)量m＝10^-20­kg，從R點沿電場中心線垂直電場線飛入電場，初速度v₀＝2×10⁶m/s，粒子飛出平行板電場后經(jīng)過無場區(qū)域后，進入界面為MN、PQ間勻強磁場區(qū)域，從磁場的PQ邊界出來后剛好打在中心線上離PQ邊界4L/3處的S點上.已知MN邊界與平行板的右端相距為L，兩界面MN、PQ相距為L，且L＝12cm.求（粒子重力不計）

（1）粒子射出平行板時的速度大小v；
（2）粒子進入界面MN時偏離中心線RO的距離多遠？
（3）畫出粒子運動的軌跡，并求勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小.

(20分)一半徑R=0.6m的金屬圓筒有一圈細窄縫，形狀如圖所示。圓筒右側(cè)與一個垂直紙面向里的有界勻強磁場相切于P，圓筒接地，圓心O處接正極，正極與圓筒之間的電場類似于正點電荷的電場，正極與圓筒之間電勢差U可調(diào)。正極附近放有一粒子源（粒子源與正極O間距離忽略不計）能沿紙面向四周釋放比荷q/m=1.5×l0⁵C/kg的帶正電粒子（粒子的初速度、重力均不計）。帶電粒子經(jīng)電場加速后從縫中射出進入磁場，已知磁場寬度d=0.4m，磁感應(yīng)強度B=0.25T。

（1）若U=750V，求：①粒子達到細縫處的速度；②若有一粒子在磁場中運動的時間最短，求此粒子飛出磁場時與右邊界的夾角大小。
（2）只要電勢差U在合適的范圍內(nèi)變化，總有從向沿某一方向射出粒子經(jīng)過磁場后又回到O處，求電勢差U合適的范圍。