使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引出,离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等。质量为
,速度为
的离子在回旋加速器内旋转,旋转轨道时半径为
的圆,圆心在
点,轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度为
。为引出离子束,使用磁屏蔽通道法设计引出器。引出器原理如图所示,一堆圆弧形金属板组成弧形引出通道,通道的圆心位于
点(
点图中未画出)。引出离子时,令引出通道内磁场的磁感应强度降低,从而使离子从P点进入通道,沿通道中心线从
点射出。已知
长度为
。
与
的夹角为
,
(1)求离子的电荷量 并判断其正负;
(2)离子从 点进入, 点射出,通道内匀强磁场的磁感应强度应降为 ,求 ;
(3)换用静电偏转法引出离子束,维持通道内的原有磁感应强度 不变,在内外金属板间加直流电压,两板间产生径向电场,忽略边缘效应。为使离子仍从 点进入, 点射出,求通道内引出轨迹处电场强度 的方向和大小。
如图所示,玻璃管的横截面S="1" cm2,在玻璃管内有一段质量为m ="0.1" kg的水银柱和一定量的理想气体,当玻璃管平放时气体柱的长度为="10" cm,现把玻璃管正立,过较长时间后再将玻璃管倒立,经过较长时间后,求玻璃管由正立至倒立状态,水银柱相对于管底移动的距离是多少?(假设环境温度保持不变,大气压强取p0=1×105 Pa)
如图所示,两条金属导轨相距L=1m,水平部分处在竖直向下的匀强磁场B1中,其中MN段平行于PQ段,位于同一水平面内,NN0段与QQ0段平行,位于与水平面成倾角37°的斜面内,且MNN0与PQQ0均在竖直平面内。在水平导轨区域和倾斜导轨区域内分别有垂直于水平面和斜面的匀强磁场B1和B2,且B1=B2=0.5T;ab和cd是质量均为m=0.2kg、电阻分别为Rab=0.5Ω和Rcd=1.5Ω的两根金属棒,ab置于水平导轨上,与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5,cd置于光滑的倾斜导轨上,均与导轨垂直且接触良好。从t=0时刻起,ab棒在水平外力F1作用下由静止开始以a=2m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,cd棒在平行于斜面方向的力F2的作用下保持静止状态。不计导轨的电阻。水平导轨足够长,ab棒始终在水平导轨上运动,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2。求:
(1)t=5s时,cd棒消耗的电功率;
(2)从t=0时刻起,2.0s内通过ab棒的电荷量q;
(3)规定图示F1、F2方向作为力的正方向,分别求出F1、F2随时间t变化的函数关系;
(4)若改变F1和F2的作用规律,使ab棒的运动速度v与位移x满足v=0.4x,cd棒仍然静止在倾斜轨道上,求ab棒从静止开始到x=5m的过程中,F1所做的功。
如图所示,圆心角为90°的光滑圆弧形轨道,半径R为1.6 m,其底端切线沿水平方向。长为的斜面,倾角为
,其顶端与弧形轨道末端相接,斜面正中间有一竖直放置的直杆,现让质量为1 kg的物块从弧形轨道的顶端由静止开始滑下,物块离开弧形轨道后刚好能从直杆的顶端通过,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)物块滑到弧形轨道底端时对轨道的压力大小;
(2)直杆的长度为多大。
一列简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图所示,质点振动周期T=0.2s。求:
(1)波的振幅A、波长λ、波速v;
(2)画出平衡位置在x=1.5m处质点,以该时刻为计时起点的振动图象。(至少画一个周期并在图中标上周期.半周期和振幅的数值)
一列横波的波源在O处,经0.4s振动向右传播到20cm处,P点离O点80cm,如图所示,求:
(1)P点起振的速度方向是怎样?
(2)该波由O处开始向右传播到P点第一次到波峰的这段时间内,波源通过的路程是多大?