如图甲所示,在光滑绝缘水平桌面内建立xOy坐标系,在第Ⅱ象限内有平行于桌面的匀强电场,场强方向与x轴负方向的夹角θ=45°。在第Ⅲ象限垂直于桌面放置两块相互平行的平板C1、C2,两板间距为d1=0.6m,板间有竖直向上的匀强磁场,两板右端在y轴上,板C1与x轴重合,在其左端紧贴桌面有一小孔M,小孔M离坐标原点O的距离为l1=0.72m。在第Ⅳ象限垂直于x 轴放置一竖直平板C3,垂足为Q,Q、O相距d2=0.18m,板C3长l2=0.6m。现将一带负电的小球从桌面上的P点以初速度垂直于电场方向射出,刚好垂直于x轴穿过C1板上的M孔,进入磁场区域。已知小球可视为质点,小球的比荷
,P点与小孔M在垂直于电场方向上的距离为
,不考虑空气阻力。求:
(1)匀强电场的场强大小;
(2)要使带电小球无碰撞地穿出磁场并打到平板C3上,求磁感应强度B的取值范围;
(3)以小球从M点进入磁场开始计时,磁场的磁感应强度随时间呈周期性变化,如图乙所示,则小球能否打在平板C3上?若能,求出所打位置到Q点距离;若不能,求出其轨迹与平板C3间的最短距离。(,计算结果保留两位小数)
两块平行金属板MN、PQ水平放置,两板间距为d、板长为,在紧靠平行板右侧的等边三角形区域内存在着垂直纸面的匀强磁场,三角形底边BC与PQ在同一水平线上,顶点A与MN在同一水平线上,如图所示。一个质量为m、电荷量为+q的粒子沿两板中心线以初速度v0水平射入,若在两板间加某一恒定电压,粒子离开电场后垂直AB边从D点进入磁场,BD=
,并垂直AC边射出(不计粒子的重力)。
求:(1)两极板间电压;
(2)三角形区域内磁场的磁感应强度的大小和方向;
(3)若两板间不加电压,三角形区域内的磁场方向垂直纸面向外。要使粒子进入磁场区域后能从AB边射出,试求所加磁场的磁感应强度最小值。
如图所示,电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升,导体棒的电阻R为1Ω,架在竖直放置的框架上,它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直.当导体棒上升h=3.8m时,获得稳定的速度,导体棒上产生的热量为2J,电动机牵引棒时,电压表、电流表的读数分别为7V、1A,电动机内阻r为1Ω,不计框架电阻及一切摩擦,
求:(1)电动机的输出功率?
(2)导体棒达到稳定时的速度?
(3)导体棒从静止至达到稳定速度所需要的时间?
质谱仪是用来测定带电粒子质量和分析同位素的重要装置,在科学研究中具有重要应用。如图所示是质谱仪工作原理简图,电容器两极板相距为d,两板间电压为U,极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1,方向垂直纸面向外。一束电荷量相同但质量不同的粒子沿电容器的中线平行于极板射入电容器,沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2、方向垂直纸面向外的匀强磁场。结果分别打在感光片上的a、b两点,设a、b两点之间距离为x,粒子所带电荷量为q,且不计重力。
求:(1)该束带电粒子的电性和速率?
(2)打在a、b两点的粒子的质量之差?
如图所示,物体A重10N,物体B 重10N,A与水平桌面间的动摩擦因数=0.2,绳与定滑轮间的摩擦均不计,A处于静止状态,求水平拉力F的取值范围是多少?(可认为最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,
)
如图所示,一个重为100N的木箱放在水平地面上,在木箱上固定着一根劲度系数k为500N/m的弹簧。用一个向右的力F拉着木箱匀速向右运动时,弹簧的伸长量为6cm。
求:(1)弹簧产生的弹力为多少?(2)木箱与地面间的动摩擦因数为多少?