(14分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率=k,k为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框,将方框固定于纸面内,其右半部位于磁场区域中.求:(1)导线中感应电流的大小;(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.
如图3所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿Y轴负方向的匀强电场,第四象限内无电场和磁场。质量为m、带电量为q的粒子从M点以速度v0沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经N、P最后又回到M点。设OM=L,ON=2L,则: 关于电场强度E的大小,下列结论正确的是 ( )
(2)匀强磁场的方向是 。 (3)磁感应强度B的大小是多少?
如图1所示,图中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线,在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向外。O是MN上的一点,从O点可以向磁场区域发射电量为+q、质量为m、速率为v的粒子,粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇,P到O的距离为L,不计重力及粒子间的相互作用。 (1)求所考察的粒子在磁场中的轨道半径; (2)求这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔。
如图1所示,一个质量为m,电量为-q的小物体,可在水平轨道x上运动,O端有一与轨道垂直的固定墙,轨道处在场强大小为E,方向沿Ox轴正向的匀强磁场中,小物体以初速度v0从点x0沿Ox轨道运动,运动中受到大小不变的摩擦力f作用,且f<qE ,小物体与墙壁碰撞时不损失机械能,求它在停止前所通过的总路程?
从阴极K发射的电子经电势差U0=5000V的阳极加速后,沿平行于板面的方向从中央射入两块长L1=10cm、间距d=4cm的平行金属板A、B之间,在离金属板边缘L2=75cm处放置一个直径D=20cm、带有纪录纸的圆筒。整个装置放在真空内,电子发射时的初速度不计,如图6所示,若在金属板上加一U=1000cos2πt V的交流电压,并使圆筒绕中心轴按图示方向以n=2r/s匀速转动,分析电子在纪录纸上的轨迹形状并画出从t=0开始的1s内所纪录到的图形。
如图所示,两根平行金属导轨MN、PQ相距为d=1.0m,导轨平面与水平面夹角为α=30°,导轨上端跨接一定值电阻R=16Ω,导轨电阻不计,整个装置处于与导轨平面垂直且向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=1.0T。一根与导轨等宽的金属棒ef垂直MN、PQ静止放置,且与导轨保持良好接触。金属棒质量m=0.1kg、电阻r=0.4Ω,距导轨底端S1=3.75m。另一根与金属棒ef平行放置的绝缘棒gh长度也为d,质量为,从导轨最低点以速度v0=10m/s沿轨道上滑并与金属棒发生正碰(碰撞时间极短),碰后金属棒沿导轨上滑S2=0.2m后再次静止,此过程中电阻R上产生的电热为Q=0.2J。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为,g取10m/s2,求:(1)绝缘棒gh与金属棒ef碰前瞬间绝缘棒的速率;(2)两棒碰后,安培力对金属棒做的功以及碰后瞬间金属棒的加速度;(3)金属棒在导轨上运动的时间。