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如图,在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向...

如图,在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外.一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后,沿平行于x轴的方向射入磁场;一段时间后,该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出.已知O点为坐标原点,N点在y轴上,OPx轴的夹角为30°,粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d,不计重力.求

1)带电粒子的比荷;

2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间.

 

(1) (2)或 【解析】 (1)粒子从静止被加速的过程,根据动能定理得:,解得: 根据题意,下图为粒子的运动轨迹,由几何关系可知,该粒子在磁场中运动的轨迹半径为: 粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即: 联立方程得: (2)根据题意,粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周,长度 粒子射出磁场后到运动至轴,运动的轨迹长度 粒子从射入磁场到运动至轴过程中,一直匀速率运动,则 解得: 或  
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如图所示,半径为r的金属环绕通过某直径的轴OO′以角速度做匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B,从金属环面不磁场方向重合时开始计时,如果组成金属环材料单位长度的电阻值为R,

1)在转过30°角的过程中,感应电动势的平均值是多大?流过金属环的电量是多少?

2)在转过180°角的过程中,环产生的热量是多少?

 

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如图所示,一无限长通电直导线固定在光滑水平面上,金属环质量为0.02kg,在该平面上以、与导线成60°角的初速度运动,其最终的运动状态是__________,环中最多能产生__________J的电能.

 

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理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n2=1:10,副线圈与阻值R=20的电阻相连。原线圈接在以速度v40m/s向右匀速运动的金属棒两端,金属棒的电阻可忽略不计,棒所切割磁场的边界变化规律为y,副线圈输出交流电的频率为_________;匀强磁场的磁感应强度B=0.25T,则交流电压表的示数为_________;电阻R上消耗的电功率为_________

 

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两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向垂直导轨平面。两导轨间距为L,左端接一电阻R,其余电阻不计。长为2L的导体棒ab如图所示放置,开始时ab棒不导轨垂直,在ab棒绕a点紧贴导轨以角速度顺时针旋转90°的过程中,通过电阻R的电流方向为_________(填“由上到下”或者“由下到上”);电动势的最大值为_________;通过电阻R的电荷量是_________

 

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如图所示为质谱仪的原理图,利用这种质谱仪可以对氢元素的各种同位素迚行测量。从容器A下方的小孔S1迚入加速电压为U的加速电场,可以认为从容器出来的粒子初速度为零,粒子被加速后从小孔S2迚入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在照相底片D上,形成abc三条质谱线,关于氢的三种同位素氕、氘、氚迚入磁场时速率最大的是_________;三条谱线中a是粒子形成的_________。(填“氕”、“氘”或“氚”)

 

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