据报道,最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮,其原理如图15所示.炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接.开始时炮弹在导轨的一端,通电流后,炮弹会被磁场力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出.设两导轨之间的距离d=0.10 m,导轨长 L=5.0 m,炮弹质量m=0.30 kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示.可认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0 T,方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为 v=2.0×103 m/s,求通过导轨的电流I.(忽略摩擦力与重力的影响)
(12分)如图14所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,使质子由静止加速到能量为E后,由A孔射出,求:
(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小;
(2)设两D形盒间距为d,其间电压为U,电场视为匀强电场,质子每次经电
场加速后能量增加,加速到上述能量所需回旋周数;
(3)加速到上述能量所需时间.
带电粒子以速度v沿CB方向射入一横截面为正方形的区域.C、B均为该正方形两边的中点,如图13所示,不计粒子的重力.当区域内有竖直方向的匀强电场E时,粒子从A点飞出,所用时间为t1;当区域内有垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场时,粒子也从A点飞出,所用时间为t2,下列说法正确的是( )
A.t1<t2 B.t1>t2
C. =v D. =v
一电子以与磁场垂直的速度v从P处沿PQ方向进入长为d、宽为h的匀强磁场区域,从N点射出,如图12所示,若电子质量为m,电荷量为e,磁感应强度为B,则 ( )
A.h=d
B.电子在磁场中运动的时间为
C.电子在磁场中运动的时间为
D.洛伦兹力对电子不做功
如图11所示,在平面直角坐标系中有一个垂直于纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点a(0,L).一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场,并从x轴上的b点射出磁场,此时速度方向与x轴正方向的夹角为60°.下列说法中正确的是 ( )
A.电子在磁场中运动的时间为
B.电子在磁场中运动的时间为
C.磁场区域的圆心坐标(,)
D.电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0,-2L)
两根通电的长直导线平行放置,电流分别为I1和I2,电流的方向如图10所示,在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点,其中a、b在导线横截面连线的延长线上,c、d在导线横截面连线的垂直平分线上.则导线中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是( )
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点