如图所示,光滑绝缘水平面上方空间被竖直的与纸面垂直的平面MN分隔成两部分,左侧空间存在一水平向右的匀强电场,场强大小E1=mg/q,右侧空间有一长为R=0.8m轻质绝缘细绳,绳的一端固定于O点,另一端拴一个质量m2=m的不带电的小球B正在与纸面平行的竖直面内做顺时针圆周运动,运动到最低点时速度大小vB=8m/s,B物体在最低点时与地面接触但没有相互作用力.在MN左侧空间中有一个质量为m1=m的带正电的物体A,电量大小为q,在水平面上与MN平面水平间距为L时由静止释放,恰好能和B物体在B运动的最低点处发生正碰,并瞬间成为一个整体C,碰后瞬间在MN的右侧空间立即加上一竖直向上的匀强电场,场强大小E2=3E1.如果L=0.2m,求出整体C运动到最高点时的瞬时速度大小,及此时绳拉力是物体重力的多少倍?
有带电平行板电容器竖直放置,如图所示。板间距d=0.1m、板间电势差U=1000V。现从A处以速度vA=3m/s水平向左射出一带正电的小球(质量m=0.02g、电量为q=10-7C)经过一段时间后发现小球打在A点正下方的B处,(g=10m/s2)求:
(1)分别从水平方向和竖直方向定性分析小球从A到B的过程中,小球的运动情况?
(2)A、B间的距离?(提示:小球由A到B的过程中,不会碰到左极板。)
电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的.油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷.油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况.两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力.
(1)调节两金属板间的电势差U,当u=U0时,使得某个质量为ml的油滴恰好做匀速运动.该油滴所带电荷量q为多少?
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差u=U时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量Q.
如图所示,两根相距为d 的足够长的光滑金属导轨位于水平的xoy平面内,一端接有阻值为R的电阻。在x>0的区域存在垂直纸面向里的磁场,磁感应强度B随x的增大而增大,B=kx,式中k是一常量。一质量为m的金属杆地(地应为与)金属导轨垂直,可在导轨上滑动,当t=0时位于x=0处,速度为v0,方向沿x轴的正方向。在运动过程中,有一大小可调节方向始终不变的外力F作用于金属杆以保证金属杆的加速度恒定,大小为a,方向沿x轴的负方向。当金属杆的速度大小为时,求所加外力F的大小。没(应为设)金属导轨与金属杆的电阻不计。
飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比
,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管
,可测得离子飞越
所用时间
。改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为
(方向如图)的匀强电场区域
,在电场的作用下离子返回
端,此时,测得离子从
出发后飞行的总时间
,(不计离子重力)
⑴忽略离子源中离子的初速度,①用
计算荷质比;②用
计算荷质比。
⑵离子源中相同荷质比离子的初速度不尽相同,设两个荷质比都为
的离子在
端的速度分别为
和
,在改进后的方法中,它们飞行的总时间通常不同,存在时间差
,可通过调节电场
使
。求此时
的大小。