(14分)如图所示,直角坐标系中,M点的横坐标区域内,有竖直向下的匀强电场;N点的横坐标以N为圆心、r为半径的圆内及圆边界上有垂直于纸面向里的匀强磁场.P为磁场边界上一点.NP与竖直方向的夹角.从M点沿轴正方向发射一质量为m、电荷量为q的带负电粒子,粒子速度大小为,粒子沿过P点的切线方向射出电场。后经P点进人磁场运动且经过N点,不计粒子重力,求:(1)匀强电场的电场强度E;(2)勾强磁场的磁感应强度B;(3)粒子从M点到第一次经过N点所用的时间t.
用一根长为L的细线,一端固定在天花板上,另一端拴一质量为m的小球,现使细线偏离竖直方向角后,从A处无初速度释放小球,如图所示,试求:(1)小球摆到最低点O时的速度大小。(2)小球摆到最低点时绳子的拉力。
如图甲所示,在一水平放置的隔板MN的上方,存在一磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场方向如图所示。O为隔板上的一个小孔,通过O点可以从不同方向向磁场区域发射电量为+q,质量为m,速率为的粒子,且所有入射的粒子都在垂直于磁场的同一平面内运动。不计重力及粒子间的相互作用。(1)如图乙所示,与隔板成450角的粒子,经过多少时间后再次打到隔板上?此粒子打到隔板的位置与小孔的距离为多少?(2)所有从O点射入的带电粒子在磁场中可能经过区域的面积为多少?(3) 若有两个时间间隔为t0的粒子先后射入磁场后恰好在磁场中给定的P点相遇,如图丙所示,则P与O之间的距离为多少?
如图所示,PQ和MN为水平平行放置的金属导轨,相距L=1m.PM间接有一个电动势为E=6V,内阻r=1Ω的电源和一只滑动变阻器.导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2kg,棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下,求为使物体保持静止,滑动变阻器连入电路的阻值为多大?设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,导轨与棒的电阻不计.(g取10m/s2)
如图所示,在A、B两点间接一电动势为4V,内电阻为1Ω的直流电源,电阻R1、R2、R3的阻值为4Ω,电容器的电容为30μF,电流表的内阻不计,求:(1)电流表的读数.(2)电容器所带的电荷量.(3)断开电源后,通过R2的电荷量.
如图所示,在水平地面MN上方空间存在一垂直纸面向里、磁感应强度B=1T的有界匀强磁场区域,上边界EF距离地面的高度为H.正方形金属线框abcd的质量m = 0.02kg、边长L = 0.1m(L<H),总电阻R = 0.2Ω,开始时线框在磁场上方,ab边距离EF高度为h,然后由静止开始自由下落,abcd始终在竖直平面内且ab保持水平.求线框从开始运动到ab边刚要落地的过程中(g取10m/s2)(1)若线框从h=0.45m处开始下落,求线框ab边刚进入磁场时的加速度;(2)若要使线框匀速进入磁场,求h的大小;(3)求在(2)的情况下,线框产生的焦耳热Q和通过线框截面的电量q