如图a,间距为d的平行金属板MN与一对光滑的平行导轨相连,平行导轨间距L=,一根导体棒ab以一定的初速度向右匀速运动,棒的右端存在一个垂直纸面向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场。棒进入磁场的同时,粒子源P释放一个初速度为零的带电粒子,已知带电粒子质量为m,电荷量为q,粒子能从N板加速到M板,并从M板上的一个小孔穿出。在板的上方,有一个环形区域内存在磁感应强度大小也为B,垂直纸面向外的匀强磁场。已知外圆半径为2d,内圆半径为d,两圆的圆心与小孔重合(粒子重力不计)。
(1)判断带电粒子的正负,并求当ab棒的速度为vo时,粒子到达M板的速度v;
(2)若要求粒子不能从外圆边界飞出,则ab棒运动速度v0的取值范围是多少?
(3)若棒ab的速度,为使粒子不从外圆飞出,可通过控制导轨区域磁场的宽度S(如图b),则该磁场宽度S应控制在多少范围内?
如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,一匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.40Ω的电阻,质量为m=0.01kg、电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑,其下滑距离与时间的关系如下表所示,导轨电阻不计,试求:
时 间t(s) |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
0.7 |
下滑距离s(m) |
0 |
0.1 |
0.3 |
0.7 |
1.4 |
2.1 |
2.8 |
3.5 |
(1)根据表格数据在坐标纸中做出金属棒运动的s-t图象,并求出金属棒稳定时的速度;
(2)金属棒ab在开始运动的0.7s内,电阻R上产生的热量;
(3)从开始运动到t=0.4s的时间内,通过金属棒ab的电量。
如图所示,在平面直角坐标系xoy内,第I象限的等腰直角三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从电场中Q(-2h,-h)点以速度υ0水平向右射出,经坐标原点O处射入第I象限,最后以垂直于PN的方向射出磁场。已知MN平行于x轴, N点的坐标为(2h,2h),不计粒子的重力,求:
(1)电场强度的大小E;
(2)磁感应强度的大小B;
(3)粒子磁场中运动的时间t.
如图所示,电源电动势E0=15 V,内阻r0=1Ω,电阻R1=30Ω,R2=60Ω.间距d=0.2 m的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B=1 T的匀强磁场.闭合开关S,板间电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度v=0.1 m/s沿两板间中线水平射入板间.设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,忽略空气对小球的作用,取g=10 m/s2.
(1)当Rx=29 Ω时,电阻R2消耗的电功率是多大?
(2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰,碰时速度与初速度的夹角为60°,则Rx是多少?
如图所示,质量为m、带电荷量为+q的P环套在固定不光滑的水平长直绝缘杆上,整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中,磁感应强度大小为B.现给环一向右的初速度v0(v0>),则:
A.环将向右减速,最后匀速
B.环将向右减速,最后停止运动
C.从环开始运动到最后达到稳定状态,损失的机械能是mv02
D.从环开始运动到最后达到稳定状态,损失的机械能是mv02-m()2
极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地极附近的大气层后,由于地磁场的作用而产生的.如图所示,科学家发现并证实,这些高能带电粒子流向两极做螺旋运动,旋转半径不断减小.此运动形成的原因是:
A.可能是洛伦兹力对粒子做负功,使其动能减小
B.可能是介质阻力对粒子做负功,使其动能减小
C.可能是粒子的带电量减小
D.南北两极的磁感应强度较强