如图所示,空间有两个等量的正点电荷,a、b两点在其连线的中垂线上,则下列说法一定正确的是:( )
A. 场强Ea>Eb B. 场强 Ea<Eb
C. 电势φa>φb D. 电势φa<φb
如图所示,在xOy平面坐标系中,x轴上方存在电场强度E=1000V/m、方向沿y轴负方向的匀强电场;在x轴及与x轴平行的虚线PQ之间存在着磁感应强度为B=2T、方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁场宽度为d.一个质量m=2×10−8kg、带电量q=+1.0×10−5C的粒子从y轴上(0,0.04)的位置以某一初速度v0沿x轴正方向射入匀强电场,不计粒子的重力.
(1)若v0=200m/s.①求粒子第一次进入磁场时速度v的大小和方向;
②若该粒子恰好无法穿过磁场区域,求磁场的宽度d;
③求粒子由磁场第一次返回电场时,经过x轴的坐标;
(2)试证明:只要粒子能够返回电场区域,则其在磁场中的轨迹对应x轴上的弦长为一定值;
(3)要使以大小不同的初速度(包括初速度为v0)射入电场的粒子都能经磁场区域后返回电场,求磁场的最小宽度d.
如图所示,以O为圆心、半径为R的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一粒子源位于圆周上的M点,可向磁场区域内垂直磁场沿各个方向发射质量为m、电荷量为−q的粒子,不计粒子重力,N为圆周上另一点,半径OM和ON间的夹角θ,且满足.
(1)若某一粒子以速率v1,沿MO方向射入磁场,恰能从N点离开磁场,求此粒子的速率移v1;
(2)若某一粒子以速率v2,沿与M成600角斜向上方向射入磁场,求此粒子在磁场中运动的时间;
(3)若大量此类粒子以速率v3,从M点射入磁场,方向任意,则这些粒子在磁场中运动的最长时间为多少?
(4)若由M点射入磁场各个方向的所有粒子速率均为题(1)中计算出的v1,求磁场中有粒子通过的区域面积.
磁流体发电的原理与霍尔效应非常类似.如图2所示,磁流体发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道,管道的长为L、宽为d、高为h,上下两面是绝缘板.前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板,两导体板与开关S和定值电阻R相连.整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀强磁场中.管道内始终充满电阻率为ρ0的导电液体(有大量的正、负离子),且开关闭合前后,液体在管道进、出口两端压强差的作用下,均以恒定速率v0沿x轴正向流动,液体所受的摩擦阻力不变.
(1)求开关闭合前,M、N两板间的电势差大小U0;
(2)求开关闭合后,M、N两板间的电势差大小U;
(3)关于该装置内部能量转化和各力做功,下列说法中正确的是()
A.该发电机内部由于电荷随导电液体沿x轴方向运动,因此产生了垂直于x轴方向的洛伦兹力分量.这个力使电荷向侧面两板聚集,克服静电力做功,形成电动势,是电源内部的非静电力
B.闭合开关后,由于导电液体内部产生了从M到N的电流,因此导电液体受到安培力的作用,安培力对流体做正功
C.虽然洛伦兹力不做功,但它的一个分量对电荷做正功,另一个分量对电荷做负功,以这两个分量为媒介,流体的动能最终转化为回路中的电能
D.为了维持流体匀速运动,管道两端压强差产生的压力克服摩擦阻力和安培力做功,是整个发电机能量的来源
如图1所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在匀强磁场中,磁场方向垂直于板的两个侧面向里,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.霍尔效应可解释如下: 外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横 向电场,横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的电场力,当电场力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两 侧之间就会形成稳定的电势差.
(1)达到稳定时,导体板上下侧面的电势哪个高?
(2)若测得上侧面A和下侧面A′之间的电压为U1,磁感应强度为B1,求此时电子做匀速直线运动的速度为多少?
(3)由于电流和电压很容易测量,因此霍尔效应经常被用于检测磁感应强度的大小.若已知该导体内部单位体积内自由电子数为,电子电量为e,测得通过电流为I时,导体板上下侧面的电压为U ,求此时磁感应强度B的大小.
在把电流表改装成电压表的实验中,把量程IA=2mA,内阻约为100Ω的电流表A改装成电压表G.测定电流表的内阻时,备有如下器材:
A.滑动变阻器(阻值范围0~50Ω,额定电流1.5A)
B.电阻箱(阻值范围0~999.9Ω)
C.电位器(相当于全阻值很大的滑动变阻器,阻值范围(0~10kΩ)
D.电源(电动势2.0V,有内阻)
E.电源(电动势6.0V,有内阻)
F.另外有开关和导线若干
(1)如果采用图1所示的电路测电流表的内阻,为提高测量精度,在以上备用器材上中,电源应该选择____,可变电阻R1应该选择_____,可变电阻R2应该选择_____.(填入选用器材的字母代号)
(2)实验时要进行的步骤有:
A.按右上图所示的电路连接好电路
B.将R1的阻值调至最大
C.合上S1
D.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度
E.合上S2
F.调节R1和R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半
G.记下R2的阻值
上述实验步骤中,有错误的步骤是_______,改正为_________________.
(3)若步骤G 中记录的R2阻值为150Ω,将此电流表改装成量程为3V的电压表,应串联一个阻值R =________Ω的电阻.
(4)在对改装后的电压表进行校准时,发现改装后的电压表的测量值总比标准电压表的测量值小一些,造成这个现象的原因是________________.
A.电流表内阻的测量值偏小,造成串联电阻R的阻值偏小
B.电流表内阻的测量值偏大,造成串联电阻R的阻值偏小
C.电流表内阻的测量值偏小,造成串联电阻R的阻值偏大
D.电流表内阻的测量值偏大,造成串联电阻R的阻值偏大
(5)若将此电流表改装成量程为10m A的电流表,应并联一个阻值______ Ω的电阻.
(6)若将此电流表改装成量程较大的两个电流表,现有两种备选电路,如图2中的甲、乙所示,图____更为合理,另一电路不合理的理由是_________________________________ .