如图所示为某种电子秤的原理示意图,AB为一均匀的滑线变阻器,阻值为R,长度为L,两边分别有P1、P2两个滑动头,与P1相连的金属细杆可在被固定的竖直光滑绝缘杆MN上保持水平状态,金属细杆与托盘相连,金属细杆所受重力忽略不计。弹簧处于原长时P1刚好指向A端,若P1、P2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上显示出质量的大小.已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为m0,电源的电动势为E,电源的内阻忽略不计,信号放大器、信号转换器和显示器的分流作用忽略不计.求:
(1)托盘上未放物体时,在托盘的自身重力作用下,P1距A端的距离x1;
(2)在托盘上放有质量为m的物体时,P1,距A端的距离x2;
(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点,其方法是:调节P2,从而使P1、P2间的电压为零.校准零点后,将被称物体放在托盘上,试推导出被称物体的质量m与P1、P2间电压U的函数关系式.
如图16-109所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应,实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=K·IB/d,式中的比例系数K称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧出现多余的正电荷,从而形成横向电场.横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力,当静电力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I是电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填高于、低于或等于).
(2)电子所受洛仑兹力的大小为________.
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为________.
(4)由静电力和洛仑兹力平衡的条件,证明霍尔系数为K=1/ne,其中n代表导体板单位体积中电子的个数.
如图16-103(所示,在x轴上方有匀强电场,场强为E,在x轴下方有匀强磁场,磁感应强度为B,方向如图所示,在x轴上有一点M,离O点距离为L,现有一带电量为+q的粒子,从静止开始释放后能经过M点,求:
(1)如果此粒子放在y轴上,其坐标应满足什么关系?
(2)如果此粒子不放在y轴上,其x、y坐标应满足什么关系?(重力忽略不计)
如图16-101所示,电源电动势E=2V,r=0.5Ω,竖直导轨宽L=0.2m,导轨电阻不计.另有一金属棒质量m=0.1kg、电阻R=0.5Ω,它与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,靠在导轨的外面.为使金属棒不滑,施一与纸面夹角为30°且与导体棒垂直指向纸里的匀强磁场,(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2).求:
(1)此磁场的方向.
(2)磁感强度B的取值范围.
如图1所示,地面上方有匀强电场,取场中一点O为圆心在竖直面内作半径R=0.1m的圆,圆平面与电场方向平行。在O点固定电量Q=5×10-4C的负点电荷,将质量为m=3g,电量q=2×10-10C的带电小球放在圆周上的a点时,它恰好静止。若让带电小球从a点缓慢移至圆周最高点b时,外力需做多少功?
如图所示,正点电荷Q固定在O点。在过O点的竖直平面内有一个质量为m,电量为q的质点从A点由静止释放。实线是该质点的运动轨迹。虚线是以O为圆心,以R为半径的圆。轨迹与圆交于B、C两点。已知O、C两点在同水平线上,且∠COB=30°若该质点在C点的速度大小为v,求它在B点的速度大小。