如图所示,固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g。则此过程,求:
(1)杆的速度最大值时,感应电流的大小;
(2)杆的速度最大值;
(3)整个过程中电阻R产生的热量。
带电粒子的质量m=1.7×10-27kg,电荷量q=1.6×10-19C,以速度v=3.2×106m/s,沿垂直于磁场又垂直于磁场边界的方向进入匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B=0.17T,如图所示,求:
(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的半径大小;
(2)若要使带电粒子从左边界射出,磁场的宽度L至少多大;
(3)若磁场的宽度L=10cm,在磁场中运动的时间。
如图所示,匀强磁场中有一个用硬导线制成的单匝闭合线圈(线圈面积不变),线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积S=0.3m2、电阻R=0.6Ω,磁场的磁感应强度B=0.2T。现将磁感应强度在Δt=0.5s时间内减小到B=0。求线圈在上述过程中:
(1)感应电动势的平均值E;
(2)感应电流的平均值I,并在图中标出电流方向;
(3)通过导线横截面的电荷量q。
如图所示,质量为m、带电量为的粒子,从两平行带电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入场区。磁感应强度为B,这时粒子恰能沿直线穿过场区(不计重力)。求:
(1)该粒子所受电场力方向;
(2)由洛伦兹力等于电场力知此时电场强度E多大?
(3)如果将带电量为的粒子以速度v从同一位置相同方向飞入场区,粒子如何运动?
完成下列问题:
(1)画出图(1)中闭合电路的部分导体棒切割运动时所产生的感应电流方向;
(2)画出图(2)中电流在磁场中受力方向;
(3)画出图(3)中通电螺线管的磁场的磁感线方向;
(4)画出图(4)中带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹。
如图所示,a、b都是较轻的铝环,a环闭合,b环断开,横梁可以绕中间支点自由转动,开始时整个装置静止。则:
(1)条形磁铁插入a环时,横梁_____发生转动;
(2)条形磁铁插入b环时,横梁_____发生转动。(选填“会”或“不会”)