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,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间的距离为d,上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计),极板间的电场可视为匀强电场,重力加速度为g)。求:
(1)小球到达小孔处的速度
(2)极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量
(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间
如图所示,电荷量为e、质量为m的电子从静止开始经电压U1的电场加速,从两极间中点进入平行板电容器中,电子刚进入两极板时的速度跟电场线方向垂直。两极板间的电势差为U2,两极板长为L1,间距为d。电子离开偏转电场后做匀速直线运动(不考虑电容器外的电场),打在距极板为L2的荧光屏上的P点。求:
(1)电子进入偏转电场时的初速度v0
(2)电子飞出偏转电场时沿电场线的偏移量y
(3)P点偏离荧光屏中央O的距离Y
如图所示是两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~10V,当使用a、c两个端点时,量程为0~100V。已知电流表的内阻Rg为500Ω,满偏电流Ig为1mA,求:电阻R1、R2的阻值
在电场中把电量为2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点,电场力做功1.5×10-7J,再把这个电荷从B点移到C点,克服电场力做功4.0×10-7J.
(1)求A、C两点间电势差
(2)电荷从A经B移到C,电势能的变化怎样
如图所示,离子发生器发射一束质量为m,电荷量为+q的离子,从静止经PQ两板间的加速电压加速后,以初速度v0再从a点沿ab方向进入一匀强电场区域,abcd所围成的正方形区域是该匀强电场的边界,已知正方形的边长为L,匀强电场的方向与ad边平行且由a指向d。
(1)求加速电压U0;
(2)若离子恰从c点飞离电场,求ac两点间的电势差Uac;
(3)若离子从边界上某点飞出时的动能为mv02,试判断离子从哪条边界飞出,并求此时匀强电场的场强大小E。