真空中有一半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向里,Ox为过边界O点的切线,如图所示,从O点在纸面内向各个方向发射速率均为的电子,设电子间相互作用忽略,且电子在磁场中的偏转半径也为r,已知电子的电荷量为e,质量为m。⑴速度方向分别与Ox方向夹角成60°和90°的电子,在磁场中的运动时间分别为多少?⑵所有从磁场边界射出的电子,速度方向有何特征?⑶设在某一平面内有M、N两点,由M点向平面内各个方向发射速率均为的电子。请设计一种匀强磁场,使得由M点发出的所有电子都能够会聚到N点。
风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力。现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径,如图所示。则:(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上做匀速运动,这时小球所受风力为小球所受重力的倍,求小球与杆间的动摩擦因数。(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?(,)
民用航空客机的机舱,除了有正常的舱门供旅客上下飞机,一般还设有紧急出口。发生意外情况的飞机在着陆后打开紧急出口,会自动生成一个由气囊构成的斜面,机舱中的人可沿该斜面滑行到地面上来,示意图如图。某机舱离气囊底端的竖直高度,气囊构成的斜面长,段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量的人从气囊上由静止开始滑下,人与气囊、地面间的动摩擦因数均为。求:(1)人从斜坡上滑下时的加速度大小;(2)人滑到斜坡底端时的速度大小;(3)人离开点后还要在地面上滑行多远才能停下?(不计空气阻力,)
在真空室内取坐标系xOy,在x轴上方存在二个方向都垂直于纸面向外的磁场区Ⅰ和Ⅱ(如图),平行于x轴的虚线MM’和NN’是它们的边界线,两个区域在y方向上的宽度都为d、在x方向上都足够长.Ⅰ区和Ⅱ区内分别充满磁感应强度为B和的匀强磁场.一带正电的粒子质量为m、电荷量为q,从坐标原点O以大小为v的速度沿y轴正方向射入Ⅰ区的磁场中.不计粒子的重力作用.(1)如果粒子只是在Ⅰ区内运动而没有到达Ⅱ区,那么粒子的速度v满足什么条件?粒子运动了多长时间到达x轴?(2)如果粒子运动过程经过Ⅱ区而且最后还是从x轴离开磁场,那么粒子的速度v又满足什么条件?并求这种情况下粒子到达x轴的坐标范围?
如图所示,ABC是固定在竖直平面内的绝缘圆弧轨道,A点与圆心O等高,B、C点处于竖直直径的两端.PA是一段绝缘的竖直圆管,两者在A点平滑连接,整个装置处于方向水平向右的匀强电场中.一质量为m、电荷量为+q的小球从管内与C点等高处由静止释放,一段时间后小球离开圆管进入圆弧轨道运动.已知匀强电场的电场强度(g为重力加速度),小球运动过程中的电荷量保持不变,忽略圆管和轨道的摩擦阻力.(1)求小球在圆管内运动过程受到圆管的压力.(2)求小球刚离开A点瞬间对圆弧轨道的压力.(3)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点.
如图所示,两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的质量均为0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的拉力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好保持静止,取g=10m/s2.(1)通过cd棒的电流I是多少,方向如何?(2)棒ab受到的拉力F多大?(3)拉力F做功的功率P是多少?