利用电场、磁场可以控制带电粒子的运动。 如图所示,在平面直角坐标系xOy中,有一个半径为r的圆形区域,其圆心坐标为 (r,0)。在这个区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。 在直线y = - r的下方,有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E。 一质子从O点沿x轴正方向射入磁场,在磁场中做半径为r的匀速圆周运动。已知质子的质量为m,电荷量为+q,不计质子的重力。求:
(1)运动轨迹由哪两个图形构成;
(2)质子在磁场中运动时速度的大小υ;
(3)质子离开磁场后经多长时间到达y轴;
(4)质子运动到y轴时距O点的距离L。
如图甲所示,金属杆ab的质量为m, 长为l,通过的电流为I,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面成θ角斜向上,结果ab静止于水平导轨上。由b向a的方向观察,得到图乙所示的平面图。
(1)在乙图中画出金属杆受力的示意图。
(2)求金属杆ab受到的摩擦力;
(3)求金属杆对导轨的压力;
(4)若图中θ=0,当B多大时ab所受弹力为零。
如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,电动机的电阻R0=1.0 Ω,电阻R1=1.5 Ω,电压表的示数U1=3.0 V,电动机正常工作。求此时:
(1)通过电动机的电流;
(2)电动机两端的电压;
(3)电动机消耗的电功率;
(4)电动机损耗的热功率。
如图所示,MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B。一个电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射入磁场区域,最后到达感光板上的P点。经测量P、O间的距离为L,不计带电粒子受到的重力。求:
(1)带电粒子所受洛伦兹力的大小;
(2)带电粒子的质量大小;
(3)粒子在磁场中运动的时间。
两个速率不同的同种带电粒子,如图所示,它们沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场的上边缘射入,从下边缘飞出时,相对于入射方向的偏转角分别为90°,60°,则它们在磁场中运动的轨道半径之比为________,在磁场中运动时间比为________。
目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,图表示它的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体上来说呈电中性)喷入磁场,由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转,磁场中的两块金属板A和B上就会聚集电荷,从而在两板间产生电压. 请你判断:在图示磁极配置的情况下,金属板______(选填“A”或“B”)的电势较高,若 A、B 两板相距为d,板间的磁场按匀强磁场处理,磁感应强度为B,等离子体以速度v 沿垂直于磁场的方向射入磁场,这个发电机的电动势是__________。