小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数n=100,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间按正弦规律变化,如图17-2-10所示,发电机内阻R="5.0" Ω,外电路电阻R="95" Ω已知感应电动势的最大值Em=nωΦm,其中Φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值,求串联在外电路中的交流电流表(内阻不计)的读数.图17-2-10
图4是测量带电粒子质量的仪器的工作原理示意图.设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变为正一价的分子离子.分子离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝S2、S3射入磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ.最后,分子离子打到感光片上,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,试导出分子离子的质量m的表达式.图4
设在地面上方的真空室内,存在匀强电场和匀强磁场.已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的,电场强度的大小E="4.0" V/m,磁感应强度的大小B="0.15" T.今有一个带负电的质点以v="20" m/s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动,求此带电质点的电荷量与质量之比q/m以及磁场的所有可能方向(角度可用反三角函数表示).
如图15-5-25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,绕筒壁一周时恰好又从A孔射出,问:图15-5-25(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15-5-19所示,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地.其上均匀分布着平行于轴的四条狭缝a、b、c和d,外筒的外半径为r0,在圆筒之外的足够大的区域中有平行于轴线方向的均匀磁场,磁感应强度的大小为B.在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场,一质量为m、带电荷量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发,初速为零.如果该粒子经过一段时间的运动之后,恰好又回到出发点S,则两电极之间的电压U应是多少?(不计重力,整个装置在真空中)图15-5-19
在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图15-5-5所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速率v沿-x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.图15-5-5(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷;(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B′多大?此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少?