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(guò)程可以等效為將電荷逐個(gè)從原本電中性的兩極板中的一個(gè)極板移到另一個(gè)極板的過(guò)程. 在移動(dòng)過(guò)程中克服電場(chǎng)力做功，電源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能．實(shí)驗(yàn)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(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法．請(qǐng)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(chǔ)存的電場(chǎng)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(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒平行于地面放置，離地面的高度為h．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與框架平面相垂直．現(xiàn)將金屬棒由靜止開(kāi)始釋放，金屬棒下滑過(guò)程中與框架接觸良好且無(wú)摩擦．開(kāi)始時(shí)電容器不帶電，不計(jì)各處電阻．

求a. 金屬棒落地時(shí)的速度大小
b. 金屬棒從靜止釋放到落到地面的時(shí)間

（18分）某學(xué)習(xí)小組為了研究影響帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的因素，制作了一個(gè)自動(dòng)控制裝置，如圖所示，滑片P可在R₂上滑動(dòng)，在以O(shè)為圓心，半徑為R=10cm的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個(gè)方向垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)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(dòng)勢(shì)E=91V，內(nèi)阻r=1.0Ω，定值電阻R₁=10Ω，滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值為80Ω，S₁、S₂為A、K板上的兩個(gè)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(zhǎng)的熒光屏D，O點(diǎn)跟熒光屏D點(diǎn)之間的距離為H。比荷為2.0×10⁵C/kg的離子流由S₁進(jìn)入電場(chǎng)后，通過(guò)S₂向磁場(chǎng)中心射去，通過(guò)磁場(chǎng)后落到熒光屏D上。離子進(jìn)入電場(chǎng)的初速度、重力、離子之間的作用力均可忽略不計(jì)。問(wèn)：

（1）判斷離子的電性，并分段描述離子自S₁到熒光屏D的運(yùn)動(dòng)情況？
（2）如果離子恰好垂直打在熒光屏上的N點(diǎn)，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(diǎn)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(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。在x軸上方以原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直于xoy平面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。-y軸上的A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為d，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)電場(chǎng)加速后從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子的重力。

（1）求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r；
（2）要使粒子進(jìn)人磁場(chǎng)之后不再經(jīng)過(guò)x軸，求電場(chǎng)強(qiáng)度的取值范圍；
（3）改變電場(chǎng)強(qiáng)度，使得粒子經(jīng)過(guò)x軸時(shí)與x軸成θ=30⁰的夾角，求此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t及經(jīng)過(guò)x軸的位置坐標(biāo)值x₀。

(6分).勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將一電荷量為2×10^-5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能增加了0.1J，已知A、B兩點(diǎn)間距為2cm，兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方向成60°角，如圖所示，問(wèn)：

(1)在電荷由A移到B的過(guò)程中，電場(chǎng)力做了多少功？
(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多少？
(3)該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？

在如圖所示的直角坐標(biāo)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(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)的大小為E＝×10⁴ V/m.x軸的下方有垂直于xOy面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B＝2×10^－2 T．把一個(gè)比荷為＝2×10⁸ C/kg的正電荷從坐標(biāo)為(0,1)的A點(diǎn)處由靜止釋放．電荷所受的重力忽略不計(jì)．

(1)求電荷從釋放到第一次進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所用的時(shí)間；
(2)求電荷在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；(保留兩位有效數(shù)字)
(3)當(dāng)電荷第二次到達(dá)x軸時(shí)，電場(chǎng)立即反向，而場(chǎng)強(qiáng)大小不變，試確定電荷到達(dá)y軸時(shí)的位置坐標(biāo)．

（8分）如圖，在區(qū)域I分布有沿-y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為為E,區(qū)域II分布有垂直xoy向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩區(qū)寬度相同，有一個(gè)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面（xy平面）向外；在第四象限存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿x軸負(fù)向。在y軸正半軸上某點(diǎn)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(diǎn)沿垂直于x軸的方向進(jìn)人電場(chǎng)。不計(jì)重力。若該粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為θ，求：

（1）電場(chǎng)強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值；
（2）該粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于光滑的金屬導(dǎo)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(dòng)變阻器通過(guò)平行導(dǎo)軌連接，電阻為R₀的導(dǎo)體棒MN可在外力的作用下沿導(dǎo)軌從左向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位于a、b的中間位置且導(dǎo)體棒MN的速度為v₀時(shí)，位于電容器中P點(diǎn)的帶電油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不計(jì)摩擦和平行導(dǎo)軌及導(dǎo)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(zhǎng)l＝8cm，兩板間距離d＝8cm，B板比A板電勢(shì)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(diǎn)沿電場(chǎng)中心線垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng)，初速度v₀＝2×10⁶m/s，粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)無(wú)場(chǎng)區(qū)域后，進(jìn)入界面為MN、PQ間勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，從磁場(chǎng)的PQ邊界出來(lái)后剛好打在中心線上離PQ邊界4L/3處的S點(diǎn)上.已知MN邊界與平行板的右端相距為L(zhǎng)，兩界面MN、PQ相距為L(zhǎng)，且L＝12cm.求（粒子重力不計(jì)）

（1）粒子射出平行板時(shí)的速度大小v；
（2）粒子進(jìn)入界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離多遠(yuǎn)？
（3）畫出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，并求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.

(20分)一半徑R=0.6m的金屬圓筒有一圈細(xì)窄縫，形狀如圖所示。圓筒右側(cè)與一個(gè)垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)類似于正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，正極與圓筒之間電勢(shì)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(jì)）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(jì)）。帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后從縫中射出進(jìn)入磁場(chǎng)，已知磁場(chǎng)寬度d=0.4m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25T。

（1）若U=750V，求：①粒子達(dá)到細(xì)縫處的速度；②若有一粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短，求此粒子飛出磁場(chǎng)時(shí)與右邊界的夾角大小。
（2）只要電勢(shì)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(guò)磁場(chǎng)后又回到O處，求電勢(shì)差U合適的范圍。