如图所示,平行金属板M、N之间加有交变电压,交变电压的最大值为U.紧靠M板处有一粒子源,能源源不断地释放出质量为m、电量为+q的带电粒子,粒子的初速度不计。N板上有一小孔O与粒子源正对,带电粒子经电场加速后从小孔O射出进入N板右侧的某匀强磁场区(图中未画出)。磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,假设M、N间的距离较小,粒子从M板加速到N板的时间远小于板间的交变电压的周期。已知所有射进磁场的粒子最后都平行于N板射出磁场,求匀强磁场区的最小面积S.
如图所示,一根光滑绝缘细杆与水平面成α=30°的角倾斜固定.细杆的一部分处在场强方向水平向右的匀强电场中,场强E=2×104 N/C.在细杆上套有一个带电量为q=-1.73×10-5 C、质量为m=3×10-2 kg的小球.现使小球从细杆的顶端A由静止开始沿杆滑下,并从B点进入电场,小球在电场中滑至最远处的C点.已知AB间距离x1=0.4 m,g=10 m/s2.求: (1)小球在B点的速度vB; (2)小球进入电场后滑行的最大距离x2; (3)小球从A点滑至C点的时间是多少?
如图所示,BCDG是光滑绝缘的圆形轨道,位于竖直平面内,轨道半径为R,下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中.现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上,滑块受到的电场力大小为mg,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为g. (1)若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放,滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大? (2)在(1)的情况下,求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小; (3)改变s的大小,使滑块恰好始终沿轨道滑行,且从G点飞出轨道,求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小.
如图所示的空间分布Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域,各边界面相互平行,Ⅰ区域存在匀强电场,电场强度E=1.0×104 V/m,方向垂直边界面向右.Ⅱ、Ⅲ区域存在匀强磁场,磁场的方向分别为垂直纸面向外和垂直纸面向里,磁感应强度分别为B1=2.0 T、B2=4.0 T.三个区域宽度分别为d1=5 m、d2=d3=6.25 m,一质量m=1.0×10-8 kg、电荷量q=1.6×10-6 C的粒子从O点由静止释放,粒子的重力忽略不计.求: (1)粒子离开Ⅰ区域时的速度大小v; (2)粒子在Ⅱ区域内运动时间t; (3)粒子离开Ⅲ区域时速度与边界面的夹角α.
23.(16分)如图1所示,宽度为的竖直狭长区域内(边界为),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示),电场强度的大小为,表示电场方向竖直向上。时,一带正电、质量为的微粒从左边界上的点以水平速度射入该区域,沿直线运动到点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的点。为线段的中点,重力加速度为g。上述、、、、为已知量。 (1)求微粒所带电荷量和磁感应强度的大小; (2)求电场变化的周期; (3)改变宽度,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求的最小值。
24.如图所示,电源电动势。内阻,电阻。间距的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度的匀强磁场。闭合开关,板间电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度沿两板间中线水平射入板间。设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,忽略空气对小球的作用,取。 (1)当Rx=29Ω时,电阻消耗的电功率是多大? (2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰,碰时速度与初速度的夹角为,则Rx是多少?