用密度为、电阻率为
、横截面积为
的薄金属条制成边长为
的闭合正方形框
。如图所示,金属方框水平放在磁极的狭缝间,方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间,其它地方的磁场忽略不计。可认为方框的
边和
边都处在磁极之间,极间磁感应强度大小为
。方框从静止开始释放,其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力)。
(1)求方框下落的最大速度 (设磁场区域在数值方向足够长);
(2)当方框下落的加速度为时,求方框的发热功率
;
(3)已知方框下落时间为时,下落高度为
,其速度为
。若在同一时间
内,方框内产生的热与一恒定电流
在该框内产生的热相同,求恒定电流
的表达式。
如下图所示,BC是半径为R=1m的1/4圆弧形光滑且绝缘的轨道,位于竖直平面内,其下端与水平绝缘轨道平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中,电场强度为E=2.0×10-4N/C,今有一质量为m=1kg、带正电q=1.0×10-4C的小滑块,(体积很小可视为质点),从C点由静止释放,滑到水平轨道上的A点时速度减为零。若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ=0.2,求:
(1)滑块通过B点时的速度大小;
(2)滑块通过B点时圆轨道B点受到的压力大小:
(3)水平轨道上A.B两点之间的距离。
带电量为-3.0×10-6C的粒子先后经过电场中的A.B两点,电场力做功6.0×10-4J,已知B点电势为50V,则
(l)A.B间两点间的电势差UAB?
(2)A点的电势?
(3)带电量为3.0×10-6C的负电荷放在A点的电势能是多少?
如图所示,EF与GH间为一无场区.无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板,两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场,其中A为正极板.无场区右侧为一垂直于纸面的匀强磁场,O为圆弧形绝缘细圆管CD的圆心,圆弧半径为R,圆心角为120°,O、C在两板间的中心线上,D位于GH上.一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入匀强电场,粒子出匀强电场经无场区后恰能沿圆管切线方向进入细圆管,并做与管壁无相互挤压半径为R的匀速圆周运动.(不计粒子的重力、管的粗细)求:
(1)匀强磁场的方向和大小
(2)两金属板间所加的电压U
如图所示,两平行光滑导轨相距0.2m,与水平面夹角为300,金属棒MN的质量为0.2kg,金属棒的电阻R=1Ω,其处在与轨道平面垂直且磁感应强度为5T的匀强磁场中,电源电动势为5V,内阻r为1Ω,R1未知,其他电阻不计, 金属棒MN处于静止状态.求:
(1)金属棒MN中电流方向;
(2)电阻R1的阻值应为多少?
如图所示,M、N为中心开有小孔的平行板电容器的两极板,相距为d,其右侧有一边长为2a的正三角形区域,区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,在极板M、N之间加上电压U后,M板电势高于N板电势.现有一带正电的粒子,质量为m,电荷量为q,其重力和初速度均忽略不计,粒子从极板M的中央小孔s1处飘入电容器,穿过小孔s2后从距三角形A点a的P处垂直AB方向进入磁场,试求:
(1)粒子到达小孔s2时的速度和从小孔s1运动到s2所用的时间;
(2)若粒子从P点进入磁场后经时间t从AP间离开磁场,求粒子的运动半径和磁感应强度的大小;
(3)若粒子能从AC间离开磁场,磁感应强度应满足什么条件,此时所用最短时间为多少?