空间有一竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.8T,两相同的长方形金属板MN、PQ竖直平行放置,俯视如图。两板间距L=0.20m,与两板间距等长的金属棒AB垂直放在金属板上,可无摩擦滑动,其电阻R0=4Ω,金属板的右边接有如图电路,电阻R1=4Ω,R,2=2Ω。现有不计重力的带电粒子以v0=2m/s的水平初速度射入两板间,问:
(1)欲使粒子能保持水平方向做匀速直线运动,金属棒AB运动速度的大小和方向;
(2)若金属棒AB保持以(1)中速度做匀速滑动,作用在AB上的外力多大;
(3)若使金属棒在稳定运动过程中突然停止,则在停止运动的瞬间,作用在棒上的磁场力大小与方向。
边长为L=0.2 m的正方形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,穿过该区域磁场的磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示。将边长为L/2,匝数n=100,线圈电阻r=1.0 Ω的正方形线圈abcd放入磁场,线圈所在平面与磁感线垂直,如图甲所示。求:
(1)回路中感应电流的方向及磁感应强度的变化率
;
(2)在0~4.0 s内通过线圈的电荷量q;
(3)0~6.0 s内整个闭合电路中产生的热量。
如图所示,在半径为
的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,圆形区域右侧有一竖直感光板,圆弧顶点P有一速率为v0的带正电的粒子平行于纸面进入磁场,已知粒子的质量为m,电荷量为q,粒子重力不计.
(1)若粒子对准圆心射入,求它在磁场中运动的时间;
(2)若粒子对准圆心射入,且速率为
,求它打到感光板上时速度的垂直分量;
(3)若粒子以速率v0从P点以任意角射入,试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上.
回旋加速器是用于加速带电粒子流,使之获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属扁盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接,以便在盒间狭缝中形成匀强电场,使粒子每穿过狭缝都得到加速;两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面.离子源置于盒的圆心,释放出电量为q、质量为m的离子,离子最大回旋半径为Rm,磁场强度为B,其运动轨迹如图所示.求:
(1)离子离开加速器时速度多大?
(2)设离子初速度为零,两D形盒间电场的电势差为U,盒间距离为d,求加速到上述能量所需时间(粒子在缝中时间不忽略)。
质量均为m的两个可视为质点的小球A、B,分别被长为L的绝缘细线悬挂在同一点O,给A、B分别带上一定量的正电荷,并用水平向右的外力作用在A球上,平衡以后,悬挂A球的细线竖直,悬挂B球的细线向右偏60°角,如图所示.若A球的带电量为q,则:
(1)B球的带量为多少;
(2)水平外力多大.
如图所示,在平行金属带电极板MN电场中将电荷量为﹣4×10﹣6C的点电荷从A点移到M板,电场力做负功8×10﹣4J,把该点电荷从A点移到N板,电场力做正功为4×10﹣4,N板接地.则
(1)A点的电势φA是多少?
(2)UMN等于多少伏?
(3)M板的电势φM是多少?