如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d="40" cm。电源电动势E=24V
,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度V0="4" m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力。 (取g="10" m/s2)
滑动变阻器接入电路的阻值
为多大时,小球恰能到达A板?
此时,电源的输出功率是多大?
如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场,左侧匀强电场的场强大小为、方向水平向右,其宽度为
;中间区域匀强磁场的磁感强度大小为
、方向垂直纸面向外;右侧匀强磁场的磁感强度大小也为
、方向垂直纸面向里.一个带正电的粒子(质量
,电量
,不计重力)从电场左边缘
点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到了
点,然后重复上述运动过程.求:
(1)中间磁场区域的宽度;
(2)带电粒子从点开始运动到第一次回到
点时所用的时间
?
如图所示,粒子源S可以不断地产生质量为、电荷量为
的粒子(重力不计),粒子从
孔漂进(初速不计)一个水平方向的加速电场,再经小孔
进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,电场强度大小为
,磁感应强度大小为
,方向如图.虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场,磁感应强度大小为
(图中未画出).有一块折成直角的硬质塑料板abc(不带电,宽度很窄,厚度不计)放置在PQ、MN之间(截面图如图),
、
两点恰在分别位于PQ、MN上,
,
,现使粒子能沿图中虚线
进入PQ、MN之间的区域,求:
(1)求加速电压;
(2)假设粒子与硬质塑料板相碰后,速度大小不变,方向变化遵守光的反射定律,粒子在PQ、MN之间的区域中运动的时间和路程分别是多少?
如图所示:在真空中,半径为的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,在磁场右侧有一对平行金属板
和
,两板间距离为
,板长为
,板的中心线
与磁场的圆心
在同一直线上,有一电荷量为
、质量为
的带电的粒子,以速度
从圆周上的
点沿垂直于半径
并指向圆心的方向进入磁场平面,当从圆周上的
点水平飞出磁场时,给
、
板加上如下图所示电压,最后粒子刚好以平行于
板的速度,从
板的边缘飞出(不计粒子重力),求
(1)磁场的磁感应强度;
(2)求交变电压的周期和电压
的值;
(3)若时,该粒子从
、
板右侧沿板的中心线仍以速率
向左射入
、
之间,求粒子从磁场中射出的点到
点的距离?
如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN和PQ固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻
,导轨上静止放置一质量
、电阻
的金属杆,导轨电阻忽略不计,整个装置处在磁感应强度
的匀强磁场中,磁场的方向竖直向下,现用一外力
沿水平方向拉杆,使之由静止起做匀加速运动并开始计时,若5s末杆的速度为2.5m/s,求:
(1)5s末时电阻上消耗的电功率;
(2)5s末时外力的功率.
(3)若杆最终以8m/s的速度作匀速运动,此时闭合电键S,射线源Q释放的
粒子经加速电场C加速后从
孔对着圆心
进入半径
的固定圆筒中(筒壁上的小孔
只能容一个粒子通过),圆筒内有垂直水平面向下的磁感应强度为
的匀强磁场。
粒子每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移,也无机械能损失,粒子与圆筒壁碰撞5次后恰又从
孔背离圆心射出,忽略
粒子进入加速电场的初速度,若
粒子质量
,电量
,则磁感应强度
多大?若不计碰撞时间,粒子在圆筒内运动的总时间多大?
如图所示,相距的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场,其中PT上方的电场
的场强方向竖直向下,PT下方的电场
的场强方向竖直向上,在电场左边界AB上宽为
的PQ区域内,连续分布着电量为
、质量为
的粒子。从某时刻起由Q到P点间的带电粒子,依次以相同的初速度
沿水平方向垂直射入匀强电场
中,若从Q点射入的粒子,通过PT上的某点R进入匀强电场
后从CD边上的M点水平射出,其轨迹如图,若MT两点的距离为
。不计粒子的重力及它们间的相互作用。试求:
(1)电场强度与
;
(2)在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能垂直CD边水平射出,这些入射点到P点的距离有什么规律?(3)有一边长为
、由光滑绝缘壁围成的正方形容器,在其边界正中央开有一小孔S,将其置于CD右侧,若从Q点射入的粒子经AB、CD间的电场从S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电量损失),并返回Q点,在容器中现加上一个如图所示的匀强磁场,粒子运动的半径小于
,磁感应强度
的大小还应满足什么条件?