如图所示,真空中以为圆心,半径r=0.1m的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场,圆形区域的最下端与xoy坐标系的x轴相切于坐标原点O,圆形区域的右端与平行y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴的上方足够大的范围内有方向水平向左的匀强电场,电场强度E=1.0×105 N/C。现从坐标原点O沿xoy平面在y轴两侧各30°角的范围内发射速率均为v0=1.0×106m/s的带正电粒子,粒子在磁场中的偏转半径也为r=0.1m,已知粒子的比荷
,不计粒子的重力、粒子对电磁场的影响及粒子间的相互作用力,求:
(1)磁场的磁感应强度B的大小;
(2)沿y轴正方向射入磁场的粒子,在磁场和电场中运动的总时间;
(3)若将匀强电场的方向改为竖直向下,其它条件不变,则粒子达到x轴的最远位置与最近位置的横坐标之差。
如图所示,在足够长的光滑水平轨道上有三个小木块A、B、C,质量分别为mA、mB、mC,且;mA=mB =" 1.Okg" ,mc = 2.O kg,其中B与C用一个轻弹簧拴接在一起,开始时整个装置处于静止状态.A和B之间有少许塑胶炸药,A的左边有一个弹性挡板.现在引爆塑胶炸药,若炸药爆炸产生的能量中有E=9.0J转化为A和B的动能,A和B分开后,A恰好在B、C之间的弹簧第一次恢复到原长时追上B,并且与B发生碰撞后粘在一起.忽略小木块和弹性挡板碰撞过程中的能量损失.求:
(1) 塑胶炸药爆炸后瞬间A与B的速度各为多大?
(2) 在A追上B之前弹簧弹性势能的最大值;
(3) A与B相碰以后弹簧弹性势能的最大值.
如图所示,在平面坐标系xOy内,第II、III象限内存在沿y轴正方向的勻强电场,电场强度大小为第I、IV象限内存在垂直于纸面向外的匀强磁场.一带正电的粒子从第III象限中的Q( —2L,—L)点以速度v0沿x轴正方向射出,恰好从坐标原点O进入磁场,然后又从y轴上的P(-2L,0)点射出磁场.不计粒子重力,求:
(1) 粒子在磁场中做圆周运动的半径r
(2) 粒子的比荷和磁场的磁感应强度大小B;
(3) 粒子从Q点出发运动到P点所用的时间t.
如图所示,一个质量为m的小球被AO、BO两根细绳系住,BO绳为水平状态,AO绳与竖直方向的夹角为,此时AO绳对小球的拉力大小为F1.烧断BO绳后,小球摆动,当小球再次摆回到图中位置时AO绳对小球的拉力大小为F2.求:
(1) F1与F2的比值;
(2) 烧断BO绳后,小球通过最低点时,AO绳对小球的拉力大小F3.
1.如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直,磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度。在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力。
(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹力势能为,则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少?
(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?
一种称为“质量分析器”的装置如图所示。A表示发射带电粒子的离子源,发射的粒子在加速管B中加速,获得一定速率后于C处进入圆形细弯管(四分之一圆弧),在磁场力作用下发生偏转,然后进入漂移管道D。若粒子质量不同、或电量不同、或速率不同,在一定磁场中的偏转程度也不同。如果偏转管道中心轴线的半径一定,磁场的磁感应强度一定,粒子的电荷和速率一定,则只有一定质量的粒子能自漂移管道D中引出。已知带有正电荷q=1.6×10-19的磷离子质量为m=51.1×10-27kg,初速率可认为是零,经加速管B加速后速率为v=7.9×105m/s。求(都保留一位有效数字):
⑴加速管B两端的加速电压应为多大?
⑵若圆形弯管中心轴线的半径R=0.28m,为了使磷离子自漂移管道引出,则图中虚线所围正方形区域内应加磁感应强度为多大的匀强磁场?