如图a所示,在真空中,半径为r的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外。在磁场右侧有一对平行正对金属板M和N,两板间距离为d,O1O2为两板的中心线。距平行金属板右端距离为l的位置放置竖直荧光屏其中心为O3,且O、O1、O2和O3在同一水平线上。有一粒子源发出电荷量为q、质量为m带正电的粒子束,以速率从圆心O正下方的P点沿PO方向不断地射入磁场,粒子恰好由O1处沿O1O2进入金属板,粒子在板MN间的飞行时间均为T,现在将N板接地,如图(a)所示,U0是M板的电势大小如图(b)(c)所示,不计重力影响及粒子间的相互作用。
(1)求圆形区域磁场的磁感应强度B的大小;
(2)若M板上的电势如图(b)所示,t=0时M板电势为U0,求t=0时刻飞入电场的粒子最终打在荧光民间上距O3的距离;
(3)若M板上的电势如图(c)所示,粒子从O1点沿O1O2方向进入电场并射出,求它们射出电场时的速度大小及方向;
(4)若M板上的电势如图(c)所示,求荧光屏上能出现光亮区域的长度。
如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截面积为S = 0.01m2,中间用两个活塞A和B封住一定质量的气体。A、B都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气。A的质量不计,B的质量为M,并与一劲度系数为k = 5×103 N/m的较长的弹簧相连。已知大气压p0 = 1×105 Pa,平衡时两活塞之间的距离l0 =" 0.6" m,现用力压A,使之缓慢向下移动一段距离后,保持平衡。此时用于压A的力F =" 500" N。求活塞A下移的距离。
如图所示,在xOy平面内的第一象限内存在沿Y轴正方向的匀强电场,在第四象限存在有界的磁场,磁感应强度B=9.0×10-3T,有一质量为m=9.0×10-31kg,电量为e=1.6×10-19C的电子以v0=2.0×107m/s的速度从Y轴的p点(0,2.5cm)沿X轴正方向射入第一象限,偏转后从X轴的Q点射入第四象限,方向与X轴成600角,在磁场中偏转后又回到Q点,方向与X轴也成600角。不计电子重力,求:
(1)OQ之间的距离及电子通过Q点的速度大小。
(2)若在第四象限内的磁场的边界为直线边界,即在虚线Y=Y0的下方有磁场,如图中所示。求Y0的坐标。
(3)若在第四象限内的磁场为圆形边界的磁场,圆形边界的磁场的圆心坐标的范围
如图甲所示,力传感器A与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律。将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质细绳与一滑块相连,调节传感器高度使细绳水平,滑块放在较长的小车上,滑块的质量m=1.0kg,小车的质量为M=0.65kg。一根轻质细绳跨过光滑的定滑轮,其一端连接小车,另一端系一只空沙桶,调节滑轮可使桌面上部细绳水平,整个装置先处于静止状态。现打开传感器的同时缓慢向沙桶里倒入沙子,当小车刚好开始运动时,立即停止倒沙子。若力传感器采集的F-t图象如乙图所示,请结合该图象,求:(重力加速度g=10m/s2)
(1)小车刚开始运动时沙桶及所装沙子的总质量m0和滑块与小车间的动摩擦因数μ;
(2)小车运动稳定后的加速度大小。
如图所示,有小孔O和O'的两金属板正对并水平放置,分别与平行金属导轨连接,I、II、III区域有垂直导轨所在平面的匀强磁场.金属杆ab与导轨垂直且接触良好,并一直向右匀速运动.某时刻ab进人I区域,同时一带正电小球从O孔竖直进人两板间,ab在I区域运动时,小球匀速下落;ab从III区域右边离开磁场时,小球恰好从O'孔离开.
已知板间距为3d,导轨间距为L、I、II、III区域的磁感应强度大小相等、宽度均为d.带电小球质量为m、电荷量为q,ab运动的速度为v0,重力加速度为g,不计空气阻力.求:
(1)磁感应强度的大小
(2)ab在II区域运动时,小球的加速度大小
(3) 小球进人O孔时的速度v
如图10所示,宽度、足够长的平行此光滑金属导轨固定在位于竖直平面内的绝缘板上,导轨所在空间存在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场,磁场方向跟导轨所在平面垂直。一根导体棒MN两端套在导轨上与导轨接触良好,且可自由滑动,导体棒的电阻值R=l.5Ω,其他电阻均可忽略不计。电源电动势E=3.0V,内阻可忽略不计,重力加速度g取10m/s2。当S1闭合,S2断开时,导体棒恰好静止不动。
(1)求S1闭合,S2断开时,导体棒所受安培力的大小;
(2)将S1断开,S2闭合,使导体棒由静止开始运动,求当导体棒的加速度=5.0m/s2时,导体棒产生感应电动势的大小;
(3)将S1断开,S2闭合,使导体棒由静止开始运动,求导体棒运动的最大速度的大小。