如图甲所示,空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感强度大小为B.边长为l的正方形金属框abcd(下简称方框)放在光滑的水平地面上,其外侧套着一个与方框边长相同的U形金属框架MNPQ(下简称U形框),U形框与方框之间接触良好且无摩擦.两个金属框每条边的质量均为m,每条边的电阻均为r.
(1)将方框固定不动,用力拉动U形框使它以速度v
垂直NP边向右匀速运动,当U形框的MQ端滑至方框的最右侧(如图乙所示)时,方框上的bc两端的电势差为多大?此时方框的热功率为多大?
(2)若方框不固定,给U形框垂直NP边向右的初速度v
,如果U形框恰好不能与方框分离,则在这一过程中两框架上产生的总热量为多少?
(3)若方框不固定,给U形框垂直NP边向右的初速度v(v>v
),U形框最终将与方框分离.如果从U形框和方框不再接触开始,经过时间t方框最右侧和U形框最左侧距离为s.求两金属框分离后的速度各多大.
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如图所示,电子源每秒钟发射2.5×10
13个电子,电子以v
=8.0×10
6m/s的速度穿过P板上A孔,从M、N两平行板正中央进入两板间,速度方向平行于板M且垂直于两板间的匀强磁场,两极板M、N间电压始终为U
MN=80.0V,两板距离d=1.00×10
-3m,电子在板M、N间做匀速直线运动后进入由C、D两平行板组成的已充电的电容器中,电容器电容为8.0×10
-8F,电子打到D板后就留在D板上.在t
1=0时刻,D板电势较C板的电势高818V,在t
2=T时刻,开始有电子打到M板上,已知电子质量m=9.1×10
-31kg、电荷量e=1.6×10
-19C,两板C、P均接地,电子间不会发生碰撞(忽略电子所受的重力).求:
(1)两极板M、N间匀强磁场的磁感应强度B;
(2)T时刻打到M板上每个电子的动能E
K(以eV为单位);
(3)最终到达D板的电子总数n;
(4)在
时刻,每个电子作用到D板的冲量I.
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