如图所示的直角坐标系xOy中,x<0,y>0的区域内有沿x轴正方向的匀强电场,x≥0的区域内有垂直于xOy坐标平面向外的匀强磁场,x轴上P点坐标为(-L,0),y轴上M点的坐标为(0, L).有一个带正电的粒子从P点以初速度v沿y轴正方向射入匀强电场区域,经过M点进入匀强磁场区域,然后经x轴上的C点(图中未画出)运动到坐标原点O.不计重力.求:
(1)粒子在M点的速度v′;
(2)C点与O点的距离x;
(3)匀强电场的电场强度E与匀强磁场的磁感应强度B的比值.
一细棒处于磁感应强度为B的匀强磁场中,棒与磁场垂直,磁感线方向垂直纸面向里,如图所示,棒上套一个可在其上滑动的带负电的小环c,小环质量为m,电荷量为q,环与棒间无摩擦.让小环从静止滑下,下滑中某时刻环对棒的作用力恰好为零,则此时环的速度为多大?
如图所示,将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态,位于垂直纸面向里的匀强磁场中,当金属棒中通以0.4 A的电流时,弹簧恰好不伸长,求:(取g=9.8 m/s2)
(1)匀强磁场中磁感应强度是多大?
(2)当金属棒通以0.2 A由a到b的电流时,弹簧伸长1 cm,如果电流方向由b到a,而电流大小不变,弹簧伸长又是多少?
霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图甲所示,在一矩形半导体薄片的E、F间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在C、D间出现电压UCD,这种现象称为霍尔效应,UCD称为霍尔电压,且满足UCD=k ,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数,某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.
(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图所示,该同学用电压表测量UCD时,应将电压表的“+”接线柱与________(填“C”或“D”)端通过导线相连.
(2)已知薄片厚度d=0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T不变,改变电流I的大小,测量相应的UCD值,记录数据,描点作图,画出UCD-I图线,如图乙所示,利用图线求出该材料的霍尔系数为________×10-3V·m·A-1·T-1(保留2位有效数字).
质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示,离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x,可以判断 ( )
A. 若离子束是同位素,则x越大,离子质量越大
B. 若离子束是同位素,则x越大,离子质量越小
C. 只要x相同,则离子质量一定相同
D. 只要x相同,则离子的比荷一定相同
如图所示,质量为m的光滑滑块从质量为M、内壁为半球形的槽的右端由静止下滑,滑块带负电且电量为q,空间有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度为B,则滑块第一次滑到最低点P时,M对水平面的压力有可能是(槽保持静止)( )
A. (M+m)g
B. Mg
C. 零
D. (M+3m)g-Bq