在如图17所示的坐标系中,x 轴沿水平方向,y 轴沿竖直方向.第二象限内存在沿 y 轴负方向的匀强电场,在第三象限内存在垂直 xy 平面(纸面)向里的匀强磁场.一质量为m 、电量为q的带正电粒子(不计重力),从y 轴上的A点以v0的初速度沿x 轴负方向进入第二象限,之后到达x轴上x= – 2h处的B点,带电粒子在 B点的速度方向与x轴负方向成 450 角,进入第三象限后粒子做匀速圆周运动,恰好经过y 轴上y = –2h处的C点。求:
⑴ 粒子到达B点时速度大小;
⑵ 第二象限中匀强电场的电场强度的大小;
⑶ 第三象限中磁感应强度的大小和粒子在磁场中的运动时间.
如右图所示,在矩形ABCD区域内,对角钱BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长L,AB边长为2L。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)以初速度vo从A点沿AB方向进入电场,在对角线BD的中点P处进入磁场,并从DC边上以垂直于DC边的速度离开磁场(图中未画出),求:
(1)电场强度E的大小
(2)带电粒子经过P点时速度v的大小和方向:
(3)磁场的磁感应强度B的大小和方向。
(12分) 回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场,D形盒中央为质子流,D形盒的交流电压为U,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径为R,磁场的磁感应强度为B,质子质量为m.电荷量为q,求:
(1)交流电源的频率是多少.
(2)质子经回旋加速器最后得到的最大动能多大;
(3)质子在D型盒内运动的总时间t(狭缝宽度远小于R,质子在狭缝中运动时间不计)
如图所示,竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域,场强E=3×104N/C.在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=5×10-3kg的带电小球,静止时小球偏离竖直方向的夹角θ=60°(g取).试求:
(1)小球的电性和电荷量;
(2)悬线的拉力;
(3)若小球静止时离右板d=5×10-2 m,剪断悬线后,小球经多少时间碰到右极板.(不计空气阻力)
在倾角θ=30°的绝缘斜面上,固定一光滑金属框,宽l=0.5 m,接入电动势E=6 V、内阻r=0.5Ω的电池.垂直框面放置一根质量m=0.2kg的金属棒ab,金属棒接入电路的电阻R0 的阻值为0.2Ω,整个装置放在磁感应强度B=1.0T方向垂直框面向上的匀强磁场中,调节滑动变阻器R的阻值使金属棒静止在框架上如图所示.(框架的电阻与摩擦不计,框架与金属棒接触良好,g取10 m/s2)求
(1)金属棒受到的安培力的大小与方向
(2)通过金属棒的电流强度I的大小。
(3)滑动变阻器R接入电路的阻值。
(4)电源的输出功率P。
如图所示,在倾角为θ的光滑斜面顶端有一个小物体A自静止开始下滑,同时另一个小物体B自静止开始由斜面底端向左以恒定的加速度a沿光滑水平面运动,A滑下后沿斜面底部光滑小圆弧平稳进入水平面,且匀速向B追去,为使A能追上B,B的加速度的最大值为多大?已知小物体在光滑斜面上下滑的加速度为gsinθ.