题目内容

如图所示，套在绝缘杆上的带负电的小球，电量为-q，质量为m，小球与杆之间的动摩擦因数为μ，杆足够长，与水平方向成α角放置，整个装置处于磁感强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直纸面向里．当从某高处由静止释放小球时，试问：

(1)小球的最大加速度多大?
(2)小球沿杆的最大速度多大?
（1）           （2）


小球受力如图所示
练习册系列答案
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如图为一种质谱仪工作原理示意图.在以O为圆心，OH为对称轴，夹角为2α的扇形区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场.对称于OH轴的C和D分别是离子发射点和收集点.CM垂直磁场左边界于M，且OM=d.现有一正离子束以小发散角（纸面内）从C射出，这些离子在CM方向上的分速度均为v0.若该离子束中比荷为的离子都能汇聚到D，试求：

（1）磁感应强度的大小和方向（提示：可考虑沿CM方向运动的离子为研究对象）；
（2）离子沿与CM成θ角的直线CN进入磁场，其轨道半径和在磁场中的运动时间；
（3）线段CM的长度.
如图所示，两根平行光滑金属导轨ab和cd置于同一水平面上，相互间隔为L="0.1" m，质量m="3" g的金属棒置于轨道右端，跨在两根导轨上，导轨左端通过开关S与电池连接，匀强磁场方向垂直轨道所在平面向上，磁感应强度?B="0.1" T，轨道平面距地面高度h="0.8" m.接通开关S时，金属棒由于受安培力作用被水平抛出，落地点水平距离s′="2" m.取g="10" m/s2,求接通S瞬间，金属棒中通过的电荷量是多大？(假设接通S瞬间，金属棒中通过的是恒定电流)
如图15-4-5所示，一根光滑绝缘杆MN在竖直面内与水平面夹角为37°，放在一个范围较大的磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与杆垂直.质量为m的带电环沿杆下滑到P处时，向上拉杆的力大小为0.4mg，若环带的电荷量为q，问环带什么电？它滑到P处时的速度多大？在何处环与杆无相互作用？

图15-4-5
根据科普资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的”容器”可装，而是借助磁场能约束带电粒子运动这一理论，从而使高速运动的带电粒子束缚在某一磁场区域内，那么，该磁场就成了某种意义上的容器了。
(1)实践表明，如果氦核在磁场区域内沿垂直于磁场方向运动，速度大小V与它在磁场中运动的轨道半径R有关，根据我们已学过的知识，试推导出V与R的关系式。(已知氦核的荷质比为q/m，磁场的磁感强度为B，氦核重力不计)
(2)对于上面的”容器”，我们现按下面的简化条件来讨论：如图所示是一个截面为内径R1，外径R2的环状区域，区域内有垂直于截面的匀强磁场，已知氦核的荷质比为q/m，磁场的磁感强度为B，若氦核平行于截面从A点以相同速率沿各个方向射入磁场都不能穿出磁场外边界，求氦核的最大速度。
在一个水平放置的、半径为r的圆形管道内存在着匀强磁场，磁感强度大小为B，方向如图所示．管道轴线左端为Ｏ点，右端为Ｏ’点，OO’＝l．一个质量为m、带电量为＋q的质点沿管道轴线从左边射入，经过Ｏ点时速度大小为v０，方向指向Ｏ’点．要使质点在运动过程中能经过Ｏ’点，讨论速度v０的可能取值．

(1)框架和棒刚开始运动的瞬间，框架的加速度为多大?
(2)框架最后做匀速运动(棒处于静止状态)时的速度多大?
(3)若框架通过位移s后开始匀速运动，已知弹簧弹性势能的表达式为(x为弹簧的形变量)，则在框架通过位移s的过程中，回路中产生的电热为多少?
一种元素的两种同位素的原子核A和B，以相同速度垂直磁场方向射入同一匀强磁场中做匀速圆周运动．若认为中子和质子的质量是相同的，则它们的轨道半径之比等于　　　
A．中子数之比B．核子数之比
C．质子数之比D．以上都不对
如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有一垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，水平面上，质量为m的不带电小球甲向右运动，与质量为2m，带电量为q的静止小球乙碰撞后连在一起运动，若碰撞后两球对水平面的总压力大小恰为mg，求碰前甲球的速度大小．

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