(16 分)如图甲,距离很近的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区域,磁场范围很大,方向垂直纸面向里。在边界上固定两个等长的平行金属板A 和D ,两金属板中心各有-小孔S1、S2 ,板间电压的变化规律如图乙,正、反向最大电压均为U0,周期为T0。一个质量为m、电荷量为+q的粒子在磁场中运动的周期也是T0 。现将该粒子在t=T0/4时刻由S1静止释放,经电场加速后通过S2又垂直于边界进人右侧磁场区域,在以后的运动过程中不与金属板相碰。不计粒子重力、极板外的电场及粒子在两边界间运动的时间。
(1)求金属板的最大长度。
(2)求粒子第n次通过S2的速度。
(3)若质量m ’="13/12" m 电荷量为+q的另一个粒子在t =" 0" 时刻由S1静止释放,求该粒子在磁场中运动的最大半径。
如图所示,某空间有一竖直向下的匀强电场,电场强度E,一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中,在金属板的正上方高度h的a处有一粒子源,盒内粒子以v0的初速度向水平面及以下的各个方向均匀释放质量为m,电荷量为q的正电粒子,粒子最终落在金属板b上。求:(要求考虑粒子重力,阻力不计,已知重力加速度g)
d粒子源所在处a点的电势;
带电粒子打在金属板上时的动能;
从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积);
若使带电粒子打在金属板上的范围增大,可以通过改变哪些物理量来实现?(答两种即可)
如图所示,水平向右的匀强电场场强为E,有一绝缘轻细杆长为l,一端可绕O点在竖直面内无摩擦转动,另一端粘有一带正电荷的小球,电量为q,质量为m,将小球拉成与O点等高的A点后自由释放,求小球到达最低点B时绝缘杆给小球的力。
如图所示,一个质量为1.5×10-4kg的带电小球,穿过一根光滑的绝缘杆,置于场强为2.0×102N/C的水平向右的匀强电场中,杆与水平面夹角为53°.小球刚好能匀速下滑,问:小球所受的电场力的大小和方向?
杆上A、B两点相距10cm,小球由A运动至B电场力所做的功?
AB两点的电势差?
(sin53°=0.8,cos53°=0.6 g=10m/s2)
常用的手机锂电池电动势为3.7V,待机状态下电流约为10μA。在待机状态下锂电池每小时把多少化学能转化为电能?
如图所示,某货场需将质量m1=100 kg的货物(可视为质点)从高处运送至地面,为避免货物与地面发生撞击,现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道,使货物由轨道顶端无初速度滑下,轨道半径R=1.8 m.地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板A、B,长度均为L=2 m,质量均为m2=100 kg,木板上表面与轨道末端相切.货物与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2.(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小和方向。
若货物滑上木板A时,木板不动,而滑上木板B时,木板B开始滑动,求μ1应满足的条件.
若μ1=0.5,求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间.