如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第一、二象限內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，第三象限有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場；第四象限無電場和磁場�，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v₀從y軸上的M點沿x軸負(fù)方向進(jìn)入電場，不計粒子的重力，粒子經(jīng)x軸上的N點和P點最后又回到M點，設(shè)OM=L,ON=2L.求：

（1）帶電粒子的電性，電場強(qiáng)度E的大�。�
（2）帶電粒子到達(dá)N點時的速度大小和方向；
（3）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向；
（4）粒子從M點進(jìn)入電場，經(jīng)N、P點最后又回到M點所用的時間。

（12分）如下圖所示，直角坐標(biāo)系xOy中第一象限內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場．在t=0時刻，同時從x軸各處以沿y軸正向的相同速度將質(zhì)量均為m，電荷量均為q的帶正電粒子射入磁場，已知在t=t₀時刻從y軸射出磁場的粒子的速度方向垂直于y軸．不計粒子重力和空氣阻力及粒子間相互作用．

（1）求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；
（2）若從x軸兩個不同位置射入磁場的粒子，先后從y軸上的同一點P（P點圖中未標(biāo)出）射出磁場，求這兩個粒子在磁場中運動的時間t₁與t₂之間應(yīng)滿足的關(guān)系．

（18分）如圖甲所示，豎直面MN的左側(cè)空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場（上、下及左側(cè)無邊界）。一個質(zhì)量為m、電量為q的可視為質(zhì)點的帶正電的小球，以大小為v₀的速度垂直于豎直面MN向右作直線運動。小球在t=0時刻通過電場中的P點，為使小球能在以后的運動中豎直向下通過D點（P、D間距為L，且它們的連線垂直于豎直平面MN，D到豎直面MN的距離DQ等于L/π），經(jīng)過研究，可以在電場所在的空間疊加如圖乙所示隨時間周期性變化的、垂直紙面向里的磁場，設(shè)且為未知量。求：
（1）場強(qiáng)E的大�。�
（2）如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B₀為已知量，試推出滿足條件t₁的表達(dá)式；
（3）進(jìn)一步的研究表明，豎直向下的通過D點的小球?qū)⒆鲋芷谛赃\動。則當(dāng)小球運動的周期最大時，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B₀及運動的最大周期T的大小，并在圖中定性畫出此時小球運動一個周期的軌跡。
     

（10分）有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示。靜電分析器是四分之一圓弧的管腔，內(nèi)有沿圓弧半徑方向指向圓心O₁的電場，且與圓心O₁等距各點的電場強(qiáng)度大小相等。磁分析器中以O(shè)₂為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力不計），經(jīng)加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的電場方向進(jìn)入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器。而后離子由P點射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進(jìn)入收集器。已知加速電場的電壓為U，磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。

（1）請判斷磁分析器中磁場的方向；
（2）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強(qiáng)度E的大�。�
（3）求磁分析器中Q點與圓心O₂的距離d。

（10分）回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，圖中為回旋加速器的示意圖。D₁、D₂是兩個中空的鋁制半圓形金屬扁盒，在兩個D形盒正中間開有一條狹縫，兩個D形盒接在高頻交流電源上。在D₁盒中心A處有粒子源，產(chǎn)生的帶正電粒子在兩盒之間被電場加速后進(jìn)入D₂盒中。兩個D形盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中，帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運動，經(jīng)過半個圓周后，再次到達(dá)兩盒間的狹縫，控制交流電源電壓的周期，保證帶電粒子經(jīng)過狹縫時再次被加速。如此，粒子在做圓周運動的過程中一次一次地經(jīng)過狹縫，一次一次地被加速，速度越來越大，運動半徑也越來越大，最后到達(dá)D形盒的邊緣，沿切線方向以最大速度被導(dǎo)出。已知帶電粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時狹縫間電壓大小恒為U，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d。設(shè)從粒子源產(chǎn)生的帶電粒子的初速度為零，不計粒子受到的重力，求：

（1）帶電粒子能被加速的最大動能E_k；
（2）帶電粒子在D₂盒中第n個半圓的半徑；
（3）若帶電粒子束從回旋加速器輸出時形成的等效電流為I，求從回旋加速器輸出的帶電粒子的平均功率。

(10分)如圖所示，在y＜0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一帶負(fù)電的粒子（質(zhì)量為m、電荷量為q）以速度v₀從O點射入磁場，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為θ。（粒子所受重力不計）求：

（1）該粒子射出磁場的位置；
（2）該粒子在磁場中運動的時間。

（18分）在平面直角坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)存在一有界勻強(qiáng)磁場，該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0．1T，方向垂直于xOy平面向里，在坐標(biāo)原點O處有一正離子放射源，放射出的正離子的比荷都為＝1×10⁶C／kg，且速度方向與磁場方向垂直。若各離子間的相互作用和離子的重力都可以忽略不計。
（1）如圖甲所示，若第一象限存在直角三角形AOC的有界磁場，∠OAC＝30°，AO邊的長度l＝0．3m，正離子從O點沿x軸正方向以某一速度射入，要使離子恰好能從AC邊射出，求離子的速度大小及離子在磁場中運動的時間。
（2）如圖乙所示，若第一象限存在一未知位置的有界勻強(qiáng)磁場，正離子放射源放射出不同速度的離子，所有正離子入射磁場的方向均沿x軸正方向，且最大速度v_m＝4．0×10 ⁴m／s，為保證所有離子離開磁場的時候，速度方向都沿y軸正方向，試求磁場的最小面積，并在圖乙中畫出它的形狀。

如圖所示，在xoy坐標(biāo)系第一象限內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁場區(qū)域上邊界剛好與直線y=a重合，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個帶正電的離子在坐標(biāo)為（a，0）的A點以某一速度進(jìn)入磁場區(qū)域，進(jìn)入磁場時速度方向與x軸正向夾角為30°，離子質(zhì)量為m，帶電量為q。不計離子重力。

（1）若離子離開磁場時位置坐標(biāo)為（a，a ）的C點，求離子運動的速度大��？
（2）當(dāng)離子進(jìn)入磁場的速度滿足什么條件時可使離子在磁場區(qū)域運動的時間最長？并求出最長時間是多少？

（12分）以坐標(biāo)原點O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示。一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與x軸的交點A處以速度v沿負(fù)x方向射入磁場，它恰好從磁場邊界與y軸的交點C處沿正y方向飛出。

（1）請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷；
（2）若磁場的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的
大小變?yōu)锽′，該粒子仍從 A處以相同的速度射入磁場，
但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60°角，
求磁感應(yīng)強(qiáng)度B′多大？此次粒子在磁場中運動所用時
間 t是多少？

（8分）如圖，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上，一傾角為α的光滑斜面上靜止一根長為L、重力為G、通有電流I的金屬棒。求：

（1）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大��；
（2）導(dǎo)體棒對斜面的壓力大小。