在平面直角坐标系xOy中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成60º角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求: ⑴M、N两点间的电势差UMN; ⑵粒子在磁场中运动的轨道半径r; ⑶粒子从M点运动到P点的总时间t.
一静止的带电粒子电荷量为q、质量为m(不计重力),从P点经电场强度为E的匀强电场加速。运动了距离L之后经A点进入右边的有界磁场B1,穿过B1后再进入空间足够大的磁场B2,B1和B2的磁感应强度大小均为B,方向相反,如图所示。若带电粒子能按某一路径再由点A回电场并回到出发点P,而重复前述过程(虚线为相反方向的磁场分界面,并不表示有什么障碍物),求: (1)粒子经过A点的速度大小; (2)磁场B1的宽度d为多大; (3)粒子在B1和B2两个磁场中的运动时间之比?
如图甲所示,空间存在B=0.5T,方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=0.2m,R是连接在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量为m=0.1kg的导体棒。从零时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。图乙是棒的v-t图象,其中OA段是直线,AC是曲线,DE是曲线图象的渐进线,小型电动机在12s末达到额定功率P=4.5W,此后保持功率不变。除R外,其余部分电阻均不计,g=10m/s2,求: (1)ab在0~12s内的加速度大小; (2)ab与导轨间的动摩擦因数; (3)电阻R的阻值; (4)若t=17s时,导体棒ab达到最大速度,从0~17s内的位移为100m,求12~17s内,R上产生的热量。
如图1所示,匝数200匝的圆形线圈,面积为50cm2,放在匀强磁场中,线圈平面始终与磁场方向垂直,并设磁场方向垂直纸面向里时,磁感应强度为正。线圈的电阻为0.5Ω,外接电阻R=1.5Ω。当穿过线圈的磁场按图2所示的规律变化时,求: (1)作出线圈中感应电流i 随时间t变化的图象(以逆时针方向为正)(不必写计算过程) (2)由图象计算通过电阻R的电流的有效值。
如图所示为交流发电机示意图,匝数为n=100匝的矩形线圈,边长分别为10 cm和20 cm,内阻为5Ω,在磁感应强度B="0.5" T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动,转动开始时线圈平面与磁场方向平行,线圈通过电刷和外部20Ω的电阻R相接。求电键S合上后, (1)写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式 (2)电压表和电流表示数; (3)电阻R上所消耗的电功率是多少? (4)如保持转子匀速转动,外力每分钟需要对转子所做的功; (5)从计时开始,线圈转过的过程中,通过外电阻R的电量;
如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.4 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场,金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m=0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω,金属导轨的其它电阻不计,g取10 m/s2.已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,试求: (1)通过导体棒的电流; (2)导体棒受到的安培力大小; (3)导体棒受到的摩擦力的大小.