平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第Ⅲ现象存在沿y轴负方向的匀强电场,如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入电场,最终从x轴上的P点射出磁场,P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力,为:
电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E, 电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l, 电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN, 垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电。然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨。问:
如图所示,长l=1m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°.已知小球所带电荷量q=1.0×10﹣6 C,匀强电场的场强E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10m/s2 , sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
如图所示,水平放置的矩形金属框ABCD置于磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,其平面与磁场方向垂直,边AB与CD的距离为0.1m.金属框的左端所连电阻R1=1Ω,右端所连电阻R2=2Ω,导体棒EF长0.1m,垂直于AB边放置且与金属框接触良好,其余电阻不计.当导体棒EF以10m/s的速度向右匀速运动时,求:
如图,两水平面(虚线)之间的距离为H,其间的区域存在方向水平向右的匀强电场.自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和﹣q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出.小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开.已知N离开电场时的速度方向竖直向下;M在电场中做直线运动,刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍.不计空气阻力,重力加速度大小为g.求
如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内,两导轨间的距离为L,导轨间连接一个定值电阻,阻值为R,导轨上放一质量为m,电阻为r= R的金属杆ab,金属杆始终与导轨连接良好,其余电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向里.重力加速度为g,现让金属杆从虚线水平位置处由静止释放.
轻质细线吊着一质量为m=0.32kg,边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω.边长为 的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图甲所示.磁场方向垂直纸面向里,大小随时间变化如图乙所示,从t=0开始经t0时间细线开始松弛,g=10m/s2 . 求:
如图所示,有一电子(电量为e、质量为m)经电压U加速后,沿平行金属板A、B中心线进入两板,A、B板间距为d、长度为L,A、B板间电压也为U,屏CD足够大,距离A、B板右边缘3L,AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直.试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离.
如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5cm,bc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场线方向成60°角,一个电荷量为q=3×10﹣8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1=1.2×10﹣7J,求:
据报道,最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示.炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接.开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁场加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出.设两导轨之间的距离d=0.10m,导轨长L=5.0m,炮弹质量m=0.30kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示.可以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T,方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为v=2.0×103 m/s,求通过导轨的电流I.忽略摩擦力与重力的影响.
如图所示是质谱仪的工作原理示意图.设法使某种电荷量为q的正离子导入容器A中,离子再从狭缝S1飘入电压为U的加速电场,初速度不计.再通过狭缝S2、S3射入磁感应强度为B的匀强磁场中,射入方向垂直于磁场区的界面PQ.最后离子打到感光片上,形成垂直于纸面且平行于狭缝S3的细线.若测得细线到狭缝S3的距离为d,请导出离子的质量m的表达式.
匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形.AB=4cm,BC=3cm,把电荷量为q=﹣2×10﹣10C的点电荷从A点移到B时,电场力做功4.8×10﹣8J,从B点移到电C点时,克服电场力做功4.8×10﹣8J,若取B点的电势为零,求A、C两点的电势和场强的大小及方向.(要求方向在图中画出)
如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m.质量为6×10﹣2 kg的通电直导线,电流I=1A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T,方向竖直向上的磁场中,设t=0,B=0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10m/s2)