如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里.位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响).
已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时,刻经极板边缘射入磁场.上述m、q、l、l0、B为已知量.(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)
(1)求电压U的大小.
(2)求时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径.
(3)何时把两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间.
两块足够大的平行金属极板水平放置,极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场,变化规律分别如图1、图2所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)。在t=0时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子(不计重力),若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷均已知,且,两板间距。
(1)求粒子在0~t0时间内的位移大小与极板间距h的比值。
(2)求粒子在板板间做圆周运动的最大半径(用h表示)。
(3)若板间电场强度E随时间的变化仍如图1所示,磁场的变化改为如图3所示,试画出粒子在板间运动的轨迹图(不必写计算过程)。
如图所示,两平行金属板A、B长l=8cm,两板间距离d=8cm,两板间电势差UAB=300V。一带正电的粒子电量q=10-10C,质量m=10-20kg,从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后,进入固定在中心线上的O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响)。已知两界面MN、PS相距为L=12cm,粒子穿过界面PS最后垂直击中放置于中心线上的荧光屏EF。求:(静电力常量k=9×109N·m2/C2)
(1)假设该带电粒子从界面MN飞出时速度方向的反向延长线交两平行金属板间电场中心线与C点,且R点到C的距离为x,试证明x=;
(2)粒子穿过界面PS时距中心线RO的距离;
(3)点电荷的电量Q.
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?