图甲所示为回旋加速器的原理示意图,一个扁圆柱形的金属盒子,盒子被分成两半(D形电极),分别与高压交变电源的两极相连,在裂缝处形成一个交变电场,高压交流电源的U-t图象如图乙所示,图中U(×104V),t (×10-7s),在两D形电极裂缝的中心靠近其中一个D形盒处有一离子源K,D形电极位于匀强磁场中,磁场方向垂直于D形电极所在平面,由下向上。从离子源K发出的氘核,在电场作用下,被加速进入盒中.又由于磁场的作用,沿半圆形的轨道运动,并重新进入裂缝。这时恰好改变电场方向,氘核在电场中又一次加速,如此不断循环进行,最后在D形盒边缘被特殊装置引出。(忽略氘核在裂缝中运动的时间)
(1)写出图乙所示的高压交流电源的交流电压瞬时值的表达式;
(2)将此电压加在回旋加速器上,给氘核加速,则匀强磁场的磁感强度应为多少?
(3)若要使氘核获得5.00MeV的能量,需要多少时间?(设氘核正好在电压达到峰值时通过D形盒的狭缝)
(4)D形盒的最大半径R。
如图所示,A、B两个矩形木块用轻弹簧相接静止在水平地面上,弹簧的劲度系数为k,木块A和木块B的质量均为m.
(1)若用力将木块A缓慢地竖直向上提起,木块A向上提起多大高度时,木块B将离开水平地面.
(2)若弹簧的劲度系数k是未知的,将一物体C从A的正上方某位置处无初速释放,C与A相碰后立即粘在一起(不再分离)向下运动,它们到达最低点后又向上运动.已知C的质量为m时,把它从距A高为H处释放,则最终能使B刚好离开地面.若C的质量为
,要使B始终不离开地面,则释放时,C距A的高度h不能超过多少?
如图所示,滑块A1A2由轻杆连结成一个物体,其质量为M,轻杆长L.滑块B的质量为m,长L/2,其左端为一小槽,槽内装有轻质弹簧.开始时,B紧贴A,使弹簧处在压缩状态.今突然松开弹簧,在弹簧作用下整个系统获得动能Ek,弹簧松开后,便离开小槽并远离物体A1A2.以后B将在A1和A2之间发生无机械能损失的碰撞.假定整个系统都位于光滑的水平面上,求物块B的运动周期.
如图所示,质量M为4kg的平板小车静止在光滑的水平面上,小车左端放一质量为lkg的木块,车的右端固定一个轻质弹簧.现给木块一个水平向右的10N·s的瞬间冲量,木块便沿车向右滑行,在与弹簧相碰后又沿原路返回,并恰好能达到小车的左端,求:
(1)弹簧被压缩到最短时平板车的速度v;
(2)木块返回小车左端时的动能Ek;
(3)弹簧获得的最大弹性势能Epm.
如图所示,EF为水平地面,O点左侧是粗糙的,右侧是光滑的,一轻质弹簧右端固定在墙壁上,左端与静止在O点、质量为m的小物块A连接,弹簧处于原长状态.质量为2m的物块B在大小为F的水平恒力作用下由C处从静止开始向右运动,已知物块B与地面EO段间的滑动摩擦力大小为
,物块B运动到O点与物块A相碰并一起向右运动(设碰撞时间极短),运动到D点时撤去外力F.物块B和物块A可视为质点.已知CD=5L,OD=L.求:
(1)撤去外力后弹簧的最大弹性势能?
(2)物块B从O点开始向左运动直到静
止所用的时间是多少?
如图所示,劲度系数为k=200N/m的轻弹簧一端固定在墙上,另一端连一质量为M=8kg的小车a,开始时小车静止,其左端位于O点,弹簧没有发生形变,质量为m=1kg的小物块b静止于小车的左侧,距O点s=3m,小车与水平面间的摩擦不计,小物块与水平面间的动摩擦系数为μ=0.2,取g=10m/s2.今对小物块施加大小为F=8N的水平恒力使之向右运动,并在与小车碰撞前的瞬间撤去该力,碰撞后小车做振幅为A=0.2m的简谐运动,已知小车做简谐运动周期公式为T=2
,弹簧的弹性势能公式为Ep=
(x为弹簧的形变量),求:
(1)小物块与小车磁撞前瞬间的速度是多大?
(2)小车做简谐运动过程中弹簧最大弹性势能是多少?小车的最大速度为多大?
(3)小物块最终停在距O点多远处?当小物块刚停下时小车左端运动到O点的哪一侧?