如图甲所示,水平加速电场的加速电压为U0,在它的右侧有由水平正对放置的平行金属板a、b构成的偏转电场,已知偏转电场的板长L="0.10" m,板间距离d=5.0×10-2 m,两板间接有如图15乙所示的随时间变化的电压U,且a板
电势高于b板电势。在金属板右侧存在有界的匀强磁场,磁场的左边界为与金属板右侧重合的竖直平面MN,MN右侧的磁场范围足够大,磁感应强度B=5.0×10-3T,方向与偏转电场正交向里(垂直纸面向里)。质量和电荷量都相同的带正电的粒子从静止开始经过电压U0=50V的加速电场后,连续沿两金属板间的中线OO′方向射入偏转电场中,中线OO′与磁场边界MN垂直。已知带电粒子的比荷
=1.0×108 C/kg,不计粒子所受的重力和粒子间的相互作用力,忽略偏转电场两板间电场的边缘效应,在每个粒子通过偏转电场区域的极短时间内,偏转电场可视作恒定不变。
求t=0时刻射入偏转电场的粒子在磁场边界上的入射点和出射点间的距离;
求粒子进入磁场时的最大速度;
对于所有进入磁场中的粒子,如果要增大粒子在磁场边界上的入射点和出射点间的距离,应该采取哪些措施?试从理论上推理说明。
如图所示,倾角为的“U”型金属框架下端连接一阻值为
的电阻,相互平行的金属杆MN、PQ间距为
,与金属杆垂直的虚线
、
区域内有垂直框架平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为
,
、
间距离为
,一长为
、质量为
、电阻为
的导体棒在全属框架平面上与磁场上边界
距离
处从静止开始释放,最后能匀速通过磁场下边界
.重力加速度为
(金属框架摩擦及电阻不计).求:
(1)导体棒刚到达磁场上边界时速度大小
;
(2)导体棒匀速通过磁场下边界时速度大小
;
(3)导体棒穿越磁场过程中,回路产生的电能.
如图所示,空间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场交界于虚线,电场强度为,虚线下方匀强磁场范围足够大,磁感应强度为
,现有质量为
、电量为
的带正电粒子从距电磁场边界
处无初速释放(带电粒子重力可忽略不计).求:
(1)带电粒子刚离开电场时速度大小;
(2)带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径;
(3)带电粒子第一次在匀强磁场中运动的时间.
如图所示,A、B、C、D、E为波沿传播方向上间距均为d=1m的五个质点,一简谐横波以5m/s的水平速度向右传播,t=0时刻到达质点A且A开始向上振动,其振动周期为0.4s,试求:
①该简谐波的波长;
②自0时刻起到质点E第一次到达波谷的时间.
某汽车发动机的气缸容积为,在压缩前其气缸内气体温度为
,压强为
,在压缩冲程末,气缸内气体体积被压缩为
,若要求此时缸内气体温度达到
,则此时的气缸壁将承受多大的气压?(视缸内气体为理想气体)
电偏转和磁偏转技术在科学上有着广泛的应用,如图所示的装置中,AB、CD间的区域有竖直方向的匀强电场,在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。一带电粒子自O点以水平初速度正对P点进入该电场后,从M点飞离CD边界时速度为
,再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域,并恰能返回O点。已知OP间距离为
,粒子质量为
,电量为
,粒子自身重力忽略不计。试求:
(1)P、M两点间的距离;
(2)返回O点时的速度大小;
(3)磁感强度的大小和有界匀强磁场区域的面积。