(2010·山东卷)25.如图所示,以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为d,两侧为相同的匀强磁场,方向垂直纸面向里。一质量为
、带电量+q、重力不计的带电粒子,以初速度
垂直边界射入磁场做匀速圆周运动,后进入电场做匀加速运动,然后第二次进入磁场中运动,此后粒子在电场和磁场中交替运动。已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍,第三次是第一次的三倍,以此类推。求
⑴粒子第一次经过电场子的过程中电场力所做的功
。
⑵粒子第n次经过电场时电场强度的大小
。
⑶粒子第n次经过电场子所用的时间
。
⑷假设粒子在磁场中运动时,电场区域场强为零。请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中,电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程,不要求标明坐标明坐标刻度值)。
如图所示,一束电荷量为
、质量为m的电子以速度
垂直左边界射入宽度为d的有界匀强磁场中,穿过磁场时的速度方向与原来的电子的入射方向的夹角
是300,则磁感应强度为多大?电子穿过磁场的时间又是多少?
如图所示,用长L的绝缘细线着一个质量为m,带电量为+q的小球,线的另一端固定在水平向右的匀强电场中,开始时把小球、线拉到和O的同一水平面上的A点(线拉直),让小球由静止开始释放,当摆线摆到与水平线成60°,到达B点时,球的速度正好为零,重力加速度用g表示,求:
(1)A、B两点的电势差U;
(2)匀强电场的电场强度
。
在同一水平面上的两导轨互相平行,相距
m,并处于竖直向上的匀强磁场中,一根质量为
kg的金属棒放在导轨上,与导轨垂直,如图所示,当导体棒中电流
A,金属棒做匀速直线运动,当金属棒中电流
A时金属棒将获得
m/s2加速度,求该匀强磁场的磁感应强度。
如图(a)所示,两块水平放置的平行金属板A、B,板长L="18.5" cm,两板间距d="3" cm,两板之间有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=6.0×10-2 T,两板加上如图(b)所示的周期性变化的电压,t=0时A板带正电.已知t=0时,有一个质量m=1.0×10-12 kg,带电荷量q=+1.0×10-6 C的粒子,以速度v="600" m/s,从距A板 2.5 cm处,沿垂直于磁场、平行于两板的方向射入两板之间,若不计粒子的重力,取π=3.0,求:
1.粒子在t=0至t=1×10-4 s内做怎样的运动?位移多大?
2.带电粒子从射入到射出板间所用的时间.
如图(甲),MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定,M、P之间接电阻箱R,电阻箱的阻值范围为0~4Ω,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B = 0.5T。质量为m的金属杆a b水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆a b,测得最大速度为vm。改变电阻箱的阻值R,得到vm与R的关系如图(乙)所示。已知轨距为L = 2m,重力加速度g=l0m/s2,轨道足够长且电阻不计。
(1)当R = 0时,求杆a b匀速下滑过程中产生感生电动势E的大小及杆中的电流方向;
(2)求金属杆的质量m和阻值r;
(3)求金属杆匀速下滑时电阻箱消耗电功率的最大值Pm。