如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab间距离Lab=6cm,bc间距离Lbc=10cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角。一个带电量q=-4×10-8的负电荷从b点移到c点克服电场力做功2×10-6。求:(1)匀强电场的电场强度为多大;(2)该电荷从a点移到b点,该电荷的电势能的变化量;(3)a、c两点间的电势差。
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的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=k,式中的比例系数k称为霍尔系数。设电流I是由自由电子的定向流动形成的,电子的平均定向移动速度为v,电荷量为e,回答下列问题: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”);电子所受的洛伦兹力的大小为________;当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为________;证明霍尔系数为k=,其中n代表导体内单位体积中自由电子的个数.
在斜角θ=30°的光滑导体滑轨A和B的上端接入一个电动势E=3 V,内阻r=0.1Ω的电源,滑轨间距L=10 cm,将一个质量m=30 g,电阻R=0.4Ω的金属棒水平放置在滑轨上。若滑轨周围加一匀强磁场,当闭合开关S后,金属棒刚好静止在滑轨上,如图所示,求金属棒中通过的电流;滑轨周围空间所加磁场磁感应强度的最小值及其方向。
如图所示,长为L,电阻为r=0.30Ω、质量为m=0.10kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,两导轨间距也为L,金属棒与导轨间接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有阻值R=0.50Ω的电阻。量程为0~3.OA的电流表串接在一条导轨上,量程为0~1.OV的电压表接在电阻R的两端。垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力F使金属棒向右移动。当金属棒以V=2.0m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏。问:满偏的电表是什么表?说明理由。拉动金属棒的外力F多大?若此时撤去外力F,金属棒将逐渐慢下来,最终停止在导轨上。求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量。
两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和金属杆接触良好,它们的电阻不计。现让ab杆由静止开始沿导轨下滑。求ab杆下滑的最大速度vm;ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中,电阻R产生的焦耳热为Q,求该过程中ab杆下滑的距离x及通过电阻R的电量q。
均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd,每边长为L,总电阻为R,总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处,如图所示。线框由静止自由下落,线框平面保持在竖直平面内,且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时,求线框中产生的感应电动势大小;求cd两点间的电势差大小;若此时线框加速度恰好为零,求线框下落的高度h所应满足的条件。如果线框下落的高度大于⑶中的高度,且线框在完全进入磁场前已做匀速运动,试定性画出线框进入磁场后速度随时间变化的图像