如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图.一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置,其右端面上有一截面积为A的小喷口,喷口离地的高度为h.管道中有一绝缘活塞.在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a,b,其中棒b的两端与一电压表相连,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中.当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时,活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出,液体落地点离喷口的水平距离为S.若液体的密度为,不计所有阻力,求:
(1)活塞移动的速度;
(2)该装置的功率;
(3)磁感应强度B的大小;
(4)若在实际使用中发现电压表的读数变小,试分析其可能的原因.
S为电子源,它只能在如图所示纸面上的360°范围内发射速率相同、质量为m、电量为e的电子,MN是一块竖直挡板,与S的水平距离OS=L,挡板左侧充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度为B。
(l)要使S发射的电子能到达挡板,则发射电子的速度至少多大?
(2)若S发射电子的速度为时,挡板被电子击中范围多大?(要求指明S在哪个范围内发射的电子可以击中挡板,并在图中画出能击中挡板距O上下最远的电子的运动轨道)
如图所示,一半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m,带电荷量为q的正粒子(不计重力)以速度为v从筒壁的A孔沿半径方向进入筒内,设粒子和筒壁的碰撞无电荷量和能量的损失,那么要使粒子与筒壁连续碰撞,绕筒壁一周后恰好又从A孔射出。问:
(1)磁感应强度B的大小必须满足什么条件?
(2)粒子在筒中运动的时间为多少?
如图所示,半径R=10cm的圆形匀强磁场区域边界跟y轴相切于坐标系原点o,磁感强度B=0.332T,方向垂直于纸面向里.在O处有一放射源,可沿纸面向各个方向射出速率均为v=3.2×106m/s的α粒子,已知α粒子的质量m=6.64×10-27kg,电量q=3.2×10-19C.求:
(1)画出α粒子通过磁场空间做圆运动的圆心点轨迹,并说明作图的依据.
(2)求出α粒子通过磁场空间的最大偏转角.
(3)再以过O点并垂直于纸面的直线为轴旋转磁场区域,能使穿过磁场区且偏转角最大的α粒子射到正方向的y轴上,则圆形磁场区的直径OA至少应转过多大角度?
如图所示,直线MN上方有平行于纸面且与MN成45°斜向下的匀强电场,MN下方有垂直于纸面向里的匀强磁场。一带正电的粒子以速度v从MN线上的O点垂直电场和磁场方向射入磁场。粒子第一次到MN边界线,并从P点进入电场。已知粒子带电量为q,质量为m,O、P之间的距离为L,匀强电场强度为E,不计粒子的重力。求:
(1)磁感应强度B;
(2)粒子从O点开始到第四次到达MN边界线的总时间t。
如图,在坐标系xOy的第二象限存在匀强磁场,磁场方向垂直于xOy平面向里;第三象限内有沿x轴正方向的匀强电场;第四象限的某圆形区域内存在一垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为第二象限磁场磁感应强度的4倍。一质量为m、带电荷量为q(q>0)的粒子以速率v自y轴的A点斜射入磁场,经x轴上的C点以沿y轴负方向的速度进入电场,然后从y轴负半轴上的D点射出,最后粒子以沿着y轴正方向的速度经过x轴上的Q点。已知OA=,OC=d,OD=,OQ=4d,不计粒子重力。
(1)求第二象限磁感应强度B的大小与第三象限电场强度E的大小;
(2)求粒子由A至D过程所用的时间;
(3)试求第四象限圆形磁场区域的最小面积。