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某同学利用电磁感应现象设计了一种发电装置.如图1为装置示意图,图2为俯视图,将8块相同的磁铁N、S极交错放置组合成一个高h=0.5 m、半径r=0.2 m的圆柱体,并可绕固定的O轴转动.圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B=0.2 T,磁场方向都垂直于圆柱表面,相邻两个区域的磁场方向相反.紧靠圆柱外侧固定一根与圆柱体等长的金属杆ab,杆与圆柱平行,杆的电阻R=0.4 Ω.从上往下看,圆柱体以ω=100 rad/s的角速度顺时针方向匀速转动.以转到如图所示的位置为t=0的时刻.取g=10 m/s2,π2=10.求:
(1)圆柱转过八分之一周期的时间内,ab杆中产生的感应电动势的大小E;
(2)如图3所示,M、N为水平放置的平行板电容器的两极板,极板长L0=0.314 m,两板间距d=0.125m.现用两根引线将M、N分别与a、b相连.若在t=0的时刻,将一个电量q=+1.00×10-6 C、质量m=1.60×10-8 kg的带电粒子从紧临M板中心处无初速释放.求粒子从M板运动到N板所经历的时间t.不计粒子重力.
(3)在如图3所示的两极板间,若在t=0的时刻,上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度v0水平射入两极板间.若粒子沿水平方向离开电场,求初速度v0的大小,并在图中画出粒子对应的运动轨迹.不计粒子重力.
如图(甲)所示,一对平行放置的金属板M、N的中心各有一小孔P、Q,PQ连线垂直金属板;N板右侧的圆A内分布有方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为,圆半径为,且圆心O在PQ的延长线上,现使置于P处的粒于源连续不断地沿PQ方向放出质量为、电量为的带负电粒子(带电粒子的重力和初速度忽略不计,粒子间的相互作用力忽略不计),从某一时刻开始,在板N、M间加上如图(乙)所示的交变电压,周期为T,电压大小为,如果只有在每个周期的0~时间内放出的带电粒子才能从小孔Q射出,求:
(1)平行金属板的板间距离。
(2)带电粒子达到Q孔的速度范围.
(3)带电粒子通过该圆形磁场的最小偏转角.
(甲) (乙)
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(2)带电粒子达到Q孔的速度范围.
(3)带电粒子通过该圆形磁场的最小偏转角.
(甲) (乙)