如图所示,A、B是竖直放置的中心带有小孔的平行金属板,两板间的电压为U1=100V,C、D是水平放置的平行金属板,板间距离为d=0.2m,板的长度为L=1m,P是C板的中点,A、B两板小孔连线的延长线与C、D两板的距离相等,将一个负离子从板的小孔处由静止释放,求:(1)为了使负离子能打在P点,C、D两板间的电压应为多少?哪板电势高?(2)如果C、D两板间所加的电压为2V,则负离子能打在板上吗?若不能打在板上,它离开电场时发生的侧位移多少?
如图所示为贝恩布里奇(Bainbridge)设计的用来测量同素荷质比的仪器。有一束速度相同的同位素离子速(有两种离子)以相同的速度通过狭缝S1、S2,向下运动到两极板P1、P2之间,在这两极板之间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,同时加一水平向右的匀强电场,电场强度为E,调节E、B,使离子沿着直线通过狭缝S3,然后进入半圆形的匀强磁场区域,此区域的磁感应强度为Bˊ,最后离子在此匀强磁场中做匀速圆周运动,经过半个圆周打到照相底片上D1、D2两点,测量出S3D1=L1,S3D2=L2。试求这两种离子的荷质比。
如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图.一边长为、截面为正方形的塑料管道水平放置,其右端面上有一截面积为A的小喷口,喷口离地的高度为h.管道中有一绝缘活塞,在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒 a、 b,其中棒 b的两端与一电压表相连,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中.当棒 a中通有垂直纸面向里的恒定电流 I时,活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出,液体落地点离喷口的水平距离为 s.若液体的密度为 ,不计所有阻力,求:(1)活塞移动的速度(2)该装置的功率(3)磁感强度B的大小(4)若在实际使用中发现电压表的读数变小,试分析其可能的原因.
目前,世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,它可以把气体的内能直接转化为电能,如图所示,表示出了它的发电原理:将一束等离子体(即高温下申离的气体,含有大量的带正电和带负电的微粒,而从整体上呈中性),喷射入磁场,在场中有两块金属极板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压,如果射入磁场的离子体的速度为v,金属平板的面积为S,极间距离为d,匀强磁场磁感强度为B,方向与v垂直,可调节的电阻R接在两极之间,设电离气体充满两极间的空间,其电阻率为ρ.求(1)通过电阻R的电流的大小和方向. (2)两板间的电压.(3)两极间的电场强度为最大的条件,以及最大电场强度值.
在原子反应堆中抽动液态金属等导电液时,由于不允许传动机械部分与这些流体相接触,常使用一种电磁泵.图表示这种电磁泵的结构.将导管置于磁场中,当电流I穿过导电液体时,这种导电液体即被驱动.若导管的内截面积为a×h,磁场区域的宽度为L,磁感强度为B,液态金属穿过磁场区域的电流为I,请分析电磁泵工作的原理并求驱动所产生的压强差是多大?
如图所示,厚度为h宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A/之间会产生电热差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电热差U、电流I和磁感应强度B的关系 式中的比例系数K称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛仓兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两面之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e。回答下列问题:(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势_____下侧面A的电势(填高于、低于或等于) (2)电子所受的洛伦兹力的大小为______。(3)当导体板上下两面之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为_____。(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为,其中n代表导体板单位体积中电子的个数。