如图所示,在平面直角坐标系xOy第一象限内分布有垂直xOy向外的匀强磁场,磁感应强度大小B=2.5×10-2 T.在第二象限紧贴y轴并垂直y轴放置一对平行金属板MN,极板间距d=0.4 m,MN中心轴线离x轴0.3 m.极板与左侧电路相连接,通过移动滑动头P可以改变极板MN间的电压。a、b为滑动变阻器的最下端和最上端(滑动变阻器的阻值分布均匀),a、b两端所加电压U=1×102 V。在MN中心轴线上距y轴距离为L=0.4 m处,有一粒子源S沿x轴正方向连续射出比荷为=4.0×106 C/kg,速度为v0=2.0×104 m/s带正电的粒子,粒子经过y轴进入磁场,经过磁场偏转后射出磁场而被收集(忽略粒子的重力和粒子之间的相互作用).
(1)当滑动头P在a端时,求粒子在磁场中做圆周运动的半径R0;
(2)当滑动头P在ab正中间时,求粒子射入磁场时速度的大小;
(3)滑动头P的位置不同则粒子在磁场中运动的时间也不同,求粒子在磁场中运动的最长时间.
驾驶证考试中的路考,在即将结束时要进行目标停车,考官会在离停车点不远的地方发出指令,要求将车停在指定的标志杆附近,终点附近的道路是平直的,依次有编号为A、B、C、D、E的五根标志杆,相邻杆之间的距离△L=16.0m。一次路考中,学员甲驾驶汽车,学员乙坐在后排观察并记录时间。假设在考官发出目标停车的指令前,汽车是匀速运动的,当学员乙经过O点考官发出指令:“在D标志杆目标停车”,发出指令后,学员乙立即开始计时,学员甲需要经历△t=0.5s的反应时间才开始刹车,开始刹车后汽车做匀减速直线运动,直到停止。学员乙记录下自己经过B、C杆时的时刻tB=5.50s,tC=7.50s.已知O、A间的距离LOA=69m.求:
(1)刹车前汽车做匀速运动的速度大小v0及汽车开始刹车后做匀减速直线运动的加速度大小a;
(2)汽车停止运动时学员乙离D的距离。
如图所示,Ⅰ区存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B1=0.4T。电场的方向竖直向下,电场强度= 2.0×105 V/m,两平板间距
;Ⅱ、Ⅲ区为对称的1/4圆弧为界面的匀强磁场区域,磁场垂直纸面方向,对应磁感应强度分别为B2、B3;Ⅳ区为有界匀强电场区域,电场方向水平向右,电场强度
,右边界处放一足够大的接收屏MN,屏MN与电场左边界的距离
。一束带电量q = 8.0×10-19 C,质量m = 8.0×10-26 kg的正离子从Ⅰ区左侧以相同大小的速度v0(未知)沿平行板的方向射入Ⅰ区,恰好能做直线运动,穿出平行板后进入Ⅱ或Ⅲ区的磁场区域,且所有粒子都从同一点O射出,进入Ⅳ区后打在接收屏MN上。(不计重力),求:
(1)正离子进入Ⅰ区时的速度大小v0 ;
(2)正离子打在接收屏上的径迹的长度;
(3)Ⅱ、Ⅲ区的磁感应强度、
的大小与方向。
如图,在半径为r的轴上悬挂着一个质量为M的水桶P,轴上均匀分布着6根手柄,每个柄端固定有质量均为m的金属球,球离轴心的距离为l,轮轴、绳和手柄的质量及摩擦均不计。现由静止释放水桶,整个装置开始转动。
(1)当水桶下降的高度为h时,水桶的速度为多少?
(2)已知水桶匀加速下降,下降过程中细绳的拉力为多少?
真空室中有如图甲所示的装置,电极K持续发出的电子(初速不计)经过电场加速后,从小孔O沿水平放置的偏转极板M、N的中心轴线OO(射入。M、N板长均为L,间距为d,偏转极板右边缘到荧光屏P(足够大)的距离为S。M、N两板间的电压UMN随时间t变化的图线如图乙所示。调节加速电场的电压,使得每个电子通过偏转极板M、N间的时间等于图乙中电压UMN的变化周期T。已知电子的质量、电荷量分别为m、e,不计电子重力。
⑴求加速电场的电压U1;
⑵欲使不同时刻进入偏转电场的电子都能打到荧光屏P上,求图乙中电压U2的范围;
⑶证明在⑵问条件下电子打在荧光屏上形成亮线的长度与距离S无关。
如图所示,在区域I()和区域Ⅱ内分别存在匀强电场,电场强度大小均为E,但方向不同.在区域I内场强方向沿y轴正方向,区域Ⅱ内场强方向未标明,都处在xoy平面内,一质量为m,电量为q的正粒子从坐标原点O以某一初速度沿x轴正方向射入电场区域I,从P点进入电场区域Ⅱ,到达Ⅱ区域右边界Q处时速度恰好为零.P点的坐标为(
).不计粒子所受重力,求:
(1)带电粒子射入电场区域I时的初速度;
(2)电场区域Ⅱ的宽度;