如图所示,两水平放置的平行金属板a、b,板长L=0.2 m,板间距d=0.2 m.两金属板间加可调控的电压U,且保证a板带负电,b板带正电, 忽略电场的边缘效应.在金属板右侧有一磁场区域,其左右总宽度s=0.4 m,上下范围足够大,磁场边界MN和PQ均与金属板垂直,磁场区域被等宽地划分为n(正整数)个竖直区间,磁感应强度大小均为B=5×10-3T,方向从左向右为垂直纸面向外、向内、向外…….在极板左端有一粒子源,不断地向右沿着与两板等距的水平线OO′发射比荷=1×108 C/kg、初速度为v0=2×105 m/s的带正电粒子。忽略粒子重力以及它们之间的相互作用.
(1)当取U何值时,带电粒子射出电场时的速度偏向角最大;
(2)若n=1,即只有一个磁场区间,其方向垂直纸面向外,则当电压由0连续增大到U过程中带电粒子射出磁场时与边界PQ相交的区域的宽度;
(3)若n趋向无穷大,则偏离电场的带电粒子在磁场中运动的时间t为多少?
如图所示,在长为2L、宽为L的ABCD区域内有一半的空间存在场强为E、方向平行于BC边的匀强电场,现有一个质量为m,电量为e的电子,以平行于AB边的速度v0从区域的左上角A点射入该区域,不计电子所受的重力,则:
(1)当无电场的区域位于左侧时(如图甲),求电子射出ABCD区域时的动能;
(2)当无电场区域的左边界距AD的距离为x时(如图乙),要使这个电子能从区域的右下角的C点射出,电子的初速度v0应满足什么条件。
磕头虫是一种不用足跳但又善于跳高的小甲虫。当它腹朝天、背朝地躺在地面上时,将头用力向后仰,拱起体背,在身下形成一个三角形空区,然后猛然收缩体内背纵肌,使重心迅速向下加速,背部猛烈撞击地面,地面反作用力便将其弹向空中。弹射录像显示,磕头虫拱背后重心向下加速(视为匀加速)的距离大约为h1=0.8mm,弹射最大高度为h2=24cm。而人原地起跳方式是,先屈腿下蹲,然后突然蹬地向上加速,假想人的加速度与磕头虫加速过程的加速度大小相等,如果加速过程(视为匀加速)重心上升高度为H1=0.4m,求人离地后重心上升的最大高度H2。(空气阻力不计,设磕头虫撞击地面和弹起的速率相等)
如图所示,水平放置的平行板电容器与电压恒定的直流电源相连,两极板间距离d=10cm。电容器的电容C=2pF。距下极板4cm处有一质量m=0.01kg的不带电小球由静止落下。小球和下极板碰撞后带上了q=1.0×10-8C的电荷,反跳的高度为8cm,如果小球和下板碰撞时没有机械能损失,试求该电容器的带电量。(取g=10m/s2)
如图所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电荷。一质量为m、电荷量为-q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,且始终不离开轨道。已知点电荷产生的电场在A、B两点的电势分别为φ1、φ2,PA连线与水平轨道的夹角为60°。试求:
(1)物块在A点时的加速度大小;
(2)物块在运动过程中的最大速度。
如图所示,在长为2L、宽为L的ABCD区域内有一半的空间存在场强为E、方向平行于BC边的匀强电场,现有一个质量为m,电量为e的电子,以平行于AB边的速度v0从区域的左上角A点射入该区域,不计电子所受的重力,则:
(1)当无电场的区域位于左侧时(如图甲),求电子射出ABCD区域时的动能;
(2)当无电场区域的左边界距AD的距离为x时(如图乙),要使这个电子能从区域的右下角的C点射出,电子的初速度v0应满足什么条件。