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如图,A、C两点分别位于x轴和y轴上,∠OCA=30°,OA的长度为L。在△OC...

如图,AC两点分别位于x轴和y轴上,OCA=30°,OA的长度为L。在OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子,以平行于y轴的方向从OA边射入磁场。已知粒子从某点射入时,恰好垂直于OC边射出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t0。不计重力。

(1)求磁场的磁感应强度的大小;

(2)若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场,恰好从OC边上的同一点射出磁场,求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和;

(3)若粒子从某点射入磁场后,其运动轨迹与AC边相切,且在磁场内运动的时间为,求粒子此次入射速度的大小。

 

(1) (2)2t0 (3) 【解析】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,在时间t0内其速度方向改变了90°,故其周期T=4t0① 设磁感应强度大小为B,粒子速度为v,圆周运动的半径为r。由洛伦兹力公式和牛顿定律得 ② 匀速圆周运动的速度满足③ 联立①②③式得④ (2)设粒子从OA边两个不同位置射入磁场,能从OC边上的同一点P射出磁场,粒子在磁场中运动的轨迹如图(a)所示。设两轨迹所对应的圆心角分别为θ1和θ2。由几何关系有θ1=180°–θ2⑤ 粒子两次在磁场中运动的时间分别为t1与t2,则t1+t2==2t0⑥ (3)如图(b),由题给条件可知,该粒子在磁场区域中的轨迹圆弧对应的圆心角为150°。设O'为圆弧的圆心,圆弧的半径为r­0,圆弧与AC相切与B点,从D点射出磁场,由几何关系和题给条件可知,此时有∠OO'D=∠BO'A=30°⑦ r0cos∠OO'D+=L⑧ 设粒子此次入射速度的大小为v0,由圆周运动规律⑨ 联立①⑦⑧⑨式得⑩
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(1)线圈转动的角速度ω

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1)磁感应强度B的大小;

2)这段时间内,cd棒受到静摩擦力的最大值和方向;

3)这段时间内,cd棒中产生的热量Qcd

 

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1)平均感应电动势的大小;

2)电阻R产生的热量;

3)通过电阻R的电量。

 

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  ts

0

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

下滑距离hm

0

0.10

0.30

0.70

1.20

1.70

2.20

2.70

 

 

求:

1)在前0.4s的时间内,金属棒ab电动势的平均值;

2)金属棒ab的质量m

3)在前0.7s的时间内,电阻R上产生的热量QR

 

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