重力不计的带正电的粒子,质量为m,电荷量为q,由静止开始,经加速电场加速后,垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动,圆心为O,半径为r.可将带电粒子的运动等效为一环形电流.
(1)求粒子在磁场中做圆周运动的线速度和等效环形电流的电流大小;
(2)在O点置一固定点电荷A,取适当的加速电压,使粒子仍可绕O做半径为r的圆周运动.现使磁场反向,但保持磁感应强度B的大小不变,改变加速电压,使粒子仍能绕O做半径为r的圆周运动,两次所形成的等效电流之差的绝对值为△I.假设两次做圆周运动的线速度分别为V1、V2,试用m、q、r、B、V1(或V2)写出两次粒子所受库仑力的表达式,确定A所带电荷的电性,并用m、q、B写出△I的表达式.
如图所示装置中,区域Ⅰ和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场,电场强度分别为E和E/2,Ⅱ区域内有垂直向外的水平匀强磁场,磁感应强度为B .一质量为m、带电量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场,经水平分界线OP上的A点与OP成60°角射入Ⅱ区域的磁场,并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强电场中。求:
(1)粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径
(2)O、M间的距离
(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间.
如图,在直角坐标系xOy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m=5.0×10-8 kg、电荷量为q=1.0×10-6 C的带电粒子,从P点以v=20 m/s的速度沿图示方向进入磁场,已知OP=30 cm。(不计粒子重力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)若磁感应强度B=2.0 T,粒子从x轴上的Q点(图中未画出)离开磁场,求OQ的距离;
(2)若粒子不能进入x轴上方,求磁感应强度B满足的条件。
粗细均匀的直导线MN的两端悬挂在两根相同的轻质弹簧下边,MN恰好在水平位置,如图.已知MN的质量m=10 g,MN的长度=49 cm,沿水平方向与MN垂直的匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T。(取g=9.8 m/s2)
(1)要使两根弹簧能处于自然状态,既不被拉长,也不被压缩,MN中应沿什么方向、通过多大的电流?
(2)若导线中有从M到N方向的、大小为0.2 A的电流通过时,两根弹簧均被拉长了Δx=1 mm,求弹簧的劲度系数。
(3)当由N到M方向通过0.2 A的电流时,两根弹簧被拉长多少?
如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m,质量为6×10-2kg的通电直导线,电流I=1A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T,方向竖直向上的磁场中,设t=0时,B=0,则需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10m/s2)
如图所示,abcd为一正方形边界的匀强磁场区域,磁场边界边长为L,三个粒子以相同的速度从a点沿ac方向射入,粒子1从b点射出,粒子2从c点射出,粒子3从cd边垂直于磁场边界射出,不考虑粒子的重力和粒子间的相互作用。根据以上信息,可以确定( )
A. 粒子1带负电,粒子2不带电,粒子3带正电
B. 粒子1和粒子3的比荷之比为2∶1
C. 粒子1和粒子3在磁场中运动时间之比为1∶1
D. 粒子3的射出位置与d点相距L/2