一传送带装置如图所示,其中AB段是水平的,长度LAB=4 m,BC段是倾斜的,长度LBC=5 m,倾角为θ=37°,AB和BC由B点通过一段短的圆弧连接(图中未画出圆弧),传送带以v=4 m/s的恒定速率顺时针运转,已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2.现将一个工件(可看做质点)无初速度地放在A点,求:(1)工件第一次到达B点所用的时间;(2)工件沿传送带上升的最大高度;(3)工件运动了23 s后所在的位置.
如图所示,半径足够大的两半圆形区域I和II中存在与纸面垂直的匀强磁场,两半圆形的圆心分别为O、O’,两条直径之间有一宽度为d的矩形区域,区域内加上电压后形成一匀强电场。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子(不计重力),以初速度v0从M点沿与直径成30o角的方向射入区域I,而后从N点沿与直径垂直的方向进入电场,N点与M点间的距离为L0,粒子第一次离开电场时的速度为2v0,随后将两直径间的电压调为原来的2倍,粒子又两进两出电场,最终从P点离开区域II。已知P点与圆心为O’的直径间的距离为L,与最后一次进入区域II时的位置相距L,求: (1)区域I内磁感应强度B1的大小与方向 (2)矩形区域内原来的电压和粒子第一次在电场中运动的时间; (3)大致画出粒子整个运动过程的轨迹,并求出区域II内磁场的磁感应强度B2的大小; (4)粒子从M点运动到P点的时间。
飞行时间质谱仪可以根据带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同的正离子,自a板小孔进入a、b之间的加速电场,从b板小孔射出,沿中心线进入M、N间的方形区域,然后到达紧靠在其右端的探测器。已知a、b间的电压为U0,间距为d,极板M、N的长度为L,间距均为0.2L,不计离子重力及经过a板时的初速度。 (1)若M、N板间无电场和磁场,求出比荷为k(q/m)的离子从a板到探测器的飞行时间 (2)若在M、N间只加上偏转电压U1,请说明不同的正离子在偏转电场中的轨迹是否重合 (3)若在M、N间只加上垂直于纸面的匀强磁场,已知进入a、b间的正离子有一价和二价两种,质量均为m,元电荷为e,试问: ①要使所有离子均通过M、N之间的区域从右侧飞出,求所加磁场磁感应强度的最大值 ②要使所有离子均打在上极板M上,求所加磁场磁感应强度应满足的条件。
如图所示,与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为的匀强电场(上、下及左侧无界)。一个质量为、电量为的可视为质点的带正电小球,在时刻以大小为的水平初速度向右通过电场中的一点P,当时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场,使得小球能竖直向下通过D点,D为电场中小球初速度方向上的一点,PD间距为,D到竖直面MN的距离DQ为.设磁感应强度垂直纸面向里为正. (1)试说明小球在0—时间内的运动情况,并在图中画出运动的轨迹; (2)试推出满足条件时的表达式(用题中所给物理量、、、、来表示); (3)若小球能始终在电场所在空间做周期性运动.则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度及运动的最大周期的表达式(用题中所给物理量、、、来表示)。
如图所示,与水平面成37°倾斜轨道AB,其沿直线在C点与半径R=1m的半圆轨道CD相切,全部轨道为绝缘材料制成且放在竖直面内.整个空间存在水平向左的匀强电场,MN的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场.一个质量为m=0.4kg的带电小球从A点无初速开始沿斜面下滑,至B点时速度为,接着沿直线BC(此处无轨道)运动到达C处进入半圆轨道,进入时无动能损失,且刚好到达D点,从D点飞出时磁场立即消失,不计空气阻力,g=10m/s2,cos37°=0.8,求: (1)小球带何种电荷. (2)小球离开D点后的运动轨迹与直线AC的交点距C点的距离. (3)小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功.
如图所示,在坐标系xOy第二象限内有一圆形匀强磁场区域(图中未画出),磁场方向垂直xOy平面.在x轴上有坐标( 2l0,0)的P点,三个电子a、b、c以相等大小的速度沿不同方向从P点同时射入磁场区,其中电子b射入方向为+y方向,a、c在P点速度与b速度方向夹角都是θ=.电子经过磁场偏转后都垂直于y轴进入第一象限,电子b通过y轴Q点的坐标为y=l0,a、c到达y轴时间差是t0.在第一象限内有场强大小为E,沿x轴正方向的匀强电场.已知电子质量为m、电荷量为e,不计重力.求: (1) 电子在磁场中运动轨道半径和磁场的磁感应强度B. (2) 电子在电场中运动离y轴的最远距离x. (3) 三个电子离开电场后再次经过某一点,求该点的坐标和先后到达的时间差Δt.