如图所示,矩形金属框架的右面中央有个小孔,当框架在水平方向的匀强磁场中以=2m/s的速度向右匀速运动时,有一个带电液滴水平向左射入孔中,它相对于磁场速度为u,结果液滴恰好在框架内作匀速圆周运动。问:(1)液滴必须带什么性质的电荷?(2)液滴作匀速圆周运动的周期T是多少?(3)为使液滴能在框架中完整地运动一周,速度u要满足什么条件?框架宽度L要满足什么条件?
如图所示,一内壁光滑的绝缘细直圆筒竖直放在绝缘水平面上,圆A筒底部有一质量为、电荷量为+的带电小球,圆筒内径略大于小球直径。整个装置处于水平向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场中,已知磁感应强度大小为B,电场强度大小为。当圆筒在瞬间获得水平速度,并以向右做匀速直线运动时,带电小球沿筒壁匀加速上升,离开圆筒时速度方向与水平方向成60°角,小球离开圆筒后继续在场中运动。求:(1)圆筒开始运动前,水平面对小球的支持力N;(2)圆筒的高度h;(3)小球运动到最高点时离水平面的高度H。
如图甲所示,真空中两水平放置的平行金属板C、D,上面分别开有正对的小孔O1和O2,金属板C、D接在正弦交流电源上,C、D两板间的电压随时间t变化的图线如图乙所示。t=0时刻开始,从D板小孔O1处连续不断飘入质量为=3.2×10-25kg、电荷量q=1.6×10-19C的带正电的粒子(设飘入速度很小,可视为零)。在C板外侧有以MN为上边界、CM为左边界的匀强磁场,MN与C金属板相距d=10cm,O2C的长度L=10cm,匀强磁场的大小为B=0.1T,方向如图甲所示,粒子的重力及粒子间相互作用力不计,平行金属板C、D之间的距离足够小,粒子在两板间的运动时间可忽略不计。求:(1)带电粒子经小孔 O2进入磁场后,能飞出磁场边界MN的最小速度为多大;(2)从0s到0.04s末时间内哪些时间段飘入小孔O1的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN; (3)磁场边界MN有粒子射出的长度范围(计算结果保留一位有效数字); (4)在图中用阴影标出粒子可能经过的磁场区域。
如图所示,两个几何形状完全相同的平行板电容器PQ和MN,水平置于水平方向的匀强磁场中(磁场区域足够大),两电容器极板左端和右端分别在同一竖直线上。已知P、Q之间和M、N之间的距离都是d,板间电压都是U,极板长度均为。今有一电子从极板左侧的。点以速度沿P、Q两板间的中心线进入电容器,并做匀速直线运动穿过电容器,此后经过磁场偏转又沿水平方向进入到电容器M、N板间,在电容器M、N中也沿水平方向做匀速直线运动,穿过M、N板间的电场后,再经过磁场偏转又通过O点沿水平方向进入电容器P、Q极板间,循环往复。已知电子质量为,电荷为。 (1)试分析极板P、Q、M、N各带什么电荷? (2)Q板和M板间的距离满足什么条件时,能够达到题述过程的要求?(3)电子从O点出发至第一次返回到O点经过了多长时间?
如图所示,电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升,导体棒的电阻R为1Ω,架在竖直放置的框架上,它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直。当导体棒上升h=3.8m时,获得稳定的速度,导体棒上产生的热量为2J,电动机牵引棒时,电压表、电流表的读数分别为7V、1A,电动机内阻r为1Ω,不计框架电阻及一切摩擦,求:(1)棒能达到的稳定速度;(2)棒从静止至达到稳定速度所需要的时间。