如圖甲所示,兩平行導(dǎo)軌與水平面成角傾斜放置,電源、電阻、金屬細(xì)桿及導(dǎo)軌組成閉合回路,細(xì)桿與導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì).整個(gè)裝置分別處在如圖乙所示的各勻強(qiáng)磁場中,其中可能使金屬桿處于靜止?fàn)顟B(tài)的是
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【2012• 浙江臺州市高期末質(zhì)量評估】如圖(甲)
所示,M1M4、N1N4為平行放置的水平金屬軌道,M4P、N4Q為相同半徑,平行放置的豎直半圓形金屬軌道,M4、N4為切點(diǎn),P、Q為半圓軌道的最高點(diǎn),軌道間距L=1.0m,圓軌道半徑r=0.32m,整個(gè)裝置左端接有阻值R=0.5Ω的定值電阻。M1M2N2N1、M3M4N4N3為等大的長方形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ,兩區(qū)域?qū)挾?d=0.5m,兩區(qū)域之間的距離s=1.0m;區(qū)域Ⅰ內(nèi)分布著均勻的變化的磁場B1,變化規(guī)律如圖(乙)所示,規(guī)定豎直向上為B1的正方向;區(qū)域Ⅱ內(nèi)分布著勻強(qiáng)磁場B2,方向豎直向上。兩磁場間的軌道與導(dǎo)體棒CD間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,M3N3右側(cè)的直軌道及半圓形軌道均光滑。質(zhì)量m=0.1kg,電阻R0=0.5Ω的導(dǎo)體棒CD在垂直于棒的水平恒力F拉動下,從M2N2處由靜止開始運(yùn)動,到達(dá)M3N3處撤去恒力F,CD棒勻速地穿過勻強(qiáng)磁場區(qū),恰好通過半圓形軌道的最高點(diǎn)PQ處。若軌道電阻、空氣阻力不計(jì),運(yùn)動過程導(dǎo)棒與軌道接觸良好且始終與軌道垂直,g取10m/s2 求:
(1)水平恒力F的大。
(2)CD棒在直軌道上運(yùn)動過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q;
(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小。
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如圖甲所示,為離子擴(kuò)束裝置的示意圖,該裝置由加速電場、偏轉(zhuǎn)電場和偏轉(zhuǎn)磁場組 成。其中偏轉(zhuǎn)電場的兩極板由相距為d =0.12 m,板長為L1 =0.12m兩塊水平平行放置的導(dǎo) 體板組成。一群帶負(fù)電的相同離子(質(zhì)量為m =6.4 x 10-27Icg;電荷量為g =3.2 x 10-19C; 其重力不計(jì))由靜止開始,經(jīng)加速電場加速后,連續(xù)不斷地沿平行于導(dǎo)體板的方向從兩板 正中央射入偏轉(zhuǎn)電場。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電場的兩極板不加電壓時(shí),離子通過兩板之間的時(shí)間為 3 x 10-7s;當(dāng)偏轉(zhuǎn)電場的兩極板間加如圖乙所示的電壓時(shí),所有離子均能從兩板間通過, 然后進(jìn)入水平寬度L2 =0. 16m、豎直長度足夠大、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,磁場 右邊界為豎直放置的熒光屏(不考慮離子間相互作用)。求:
(1) 加速電場的電壓U0;
(2) 離子射出偏轉(zhuǎn)電場的最大側(cè)移量ym
(3) 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小取何值時(shí),離子能打到熒光屏的位置最低,并求出最低位置離中心 點(diǎn)O的距離。
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