如图所示,水平方向的匀强电场的场强为E,场区宽度为L,紧挨着电场的是垂直纸面向外的两个匀强磁场区域,其磁感应强度分别为B和2B,三个场的竖直方向均足够长。一个质量为m,电量为q的带正电粒子,其重力不计,从电场的边界MN上的a点由静止释放,经电场加速后进人磁场,穿过中间磁场所用的时间t0=
,进入右边磁场后能按某一路径再返回到电场的边界MN上的某一点b,途中虚线为场区的分界面。求:
(1)中间场区的宽度d;
(2)粒子从a点到b点所经历的时间t;
(3)当粒子第n次返回电场的MN边界时与出发点之间的距离Sn。
如图所示是一种折射率n=l.5的棱镜,用于某种光学仪器中,现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上,入射角的大小i满足sini=。求:
①光进入棱镜后的折射角和光在棱镜中传播的速率;
②此束光线射出棱镜后的方向(不考虑返回到AB面上的光线)。
)一足够高的直立气缸上端开口,用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80 cm的气柱,活塞的横截面积为0.01m2,活塞与气缸间的摩擦不计,气缸侧壁通过一个开口与U形管相连,开口离气缸底部的高度为70 cm,开口管内及U形管内的气体体积忽略不计。已知图示状态气体的温度为7℃,U形管内水银面的高度差h1="5" cm,大气压强p0=1.0×l05 Pa保持不变,水银的密度=13.6×l03 kg/m3。求:
①活塞的重力;
②现在活塞上添加沙粒,同时对气缸内的气体加热,始终保持活塞的高度不变,此过程缓慢进行,当气体的温度升高到37℃时,U形管内水银面的高度差为多少?
③保持上问中的沙粒质量不变,让气缸内的气体逐渐冷却,那么当气体的温度至少降为多少℃时,U形管内的水银面变为一样高?
如图所示为一离子选择器,极板A、B间距为d,用来研究粒子的种类及偏向角,在A、B间加电压,B板电势高于A板电势,且A、B极板间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为Bl,P为一剐性内壁光滑绝缘的两端开口的直细管'右端开口在一半径为R的圆形磁场区域中心O点(即坐标原点),此磁场方向为垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B2。细管的中心轴所在直线通过S粒子源,粒子源可发出电荷量为q、质量为m、速度大小、方向都不同粒子。当有粒子从圆形区域磁场射出时,其速度方向与x轴的夹角为偏向角。不计粒子重力。
(1)若已知A、B间电压值为U,求能射入直细管中的粒子速度v的大小;
(2)若粒子能从圆形区域磁场射出时,其偏向角为,求A、B间的电压值U1;
(3)若粒子能从圆形区域磁场射出时,A、B间的电压值U2应满足什么条件?
某航空母舰上的战斗机起飞时的最大加速度是5m/s2,速度达到50 m/s才能安全起飞。航空母舰甲板长160 m。试问:
(1)飞机能安全起飞吗?(通过计算来说明理由)
(2)为了能安全起飞,需要在航空母舰上安装助推器,让飞机在短时间△t=1.5 s内,达到一定的速度进入跑道。已知飞机质量为5000 kg,忽略飞机在被助推期间所受阻力,飞机受到助推器的平均推力至少应为多大?(助推器安装在160 m跑道外,并使飞机获得相应速度后才进入该跑道)
(22分) 如图所示,在平面直角坐标系O点处有一粒子源,该粒子源可向x ³ 0的范围内发射比荷C/kg的带正电粒子,粒子速度范围为
(c为真空中的光速),在0£x< 1m的I区域存在垂直于坐标平面向外、磁感强度B1=1T的匀强磁场,在1m£x£3 m的II区域存在垂直坐标平面向里、磁感强度B2 = 0.5T的匀强磁场,不计粒子重力。
(1) 速度多大的粒子不可能进入II区域? 并指出这些粒子在y轴上射出的范围。
(2) 对能从(1m,0)点进入II区域的粒子,它在O点发射速度的方向(用与x轴正向夹角q表示)与其大小满足的什么关系? 在O点发射的什么方向范围内的粒子才有可能经过(1m,0)点?
(3) 对在O点与+y方向成45°角入射的粒子,在答题卡的图上用圆规和直尺作出它们在x=3m边界上射出的范围,并在各射出点标出速度矢量(要求你画的图能表明各速度的矢量长短关系及方向关系)。
(图中要留下清晰的作图痕迹,使阅卷者能看得清你的作图过程,不要求写出作图依据和作图过程)