如图所示,虚线上方有场强为E1=6×104N/C的匀强电场,方向竖直向上,虚线下方有场强为E2的匀强电场,电场线用实线表示,另外,在虚线上、下方均有匀强磁场,磁感应强度相等,方向垂直纸面向里,ab是一长为L=0.3m的绝缘细杆,沿E1电场线方向放置在虚线上方的电、磁场中,b端在虚线上,将一套在ab杆上的带电量为q=-5×10-8C的带电小环从a端由静止释放后,小环先作加速运动而后作匀速运动到达b端,小环与杆间的动摩擦因数μ=0.25,不计小环的重力,小环脱离ab杆后在虚线下方仍沿原方向作匀速直线运动.
(1)请指明匀强电场E2的场强方向,说明理由,并计算出场强E2的大小;
(2)若撤去虚线下方电场E2,其他条件不变,小环进入虚线下方区域后运动轨迹是半径为L/3的半圆,小环从a到b的运动过程中克服摩擦力做的功为多少?
质量为M的小车置于光滑水平面上。小车的上表面由1/4圆弧和平面组成,车的右端固定有一不计质量的弹簧,圆弧AB部分光滑,半径为R,平面BC部分粗糙,长为L,C点右方的平面光滑。滑块质量为m ,从圆弧最高处A无初速下滑(如图),与弹簧相接触并压缩弹簧,最后又返回到B相对于车静止。求:
(1)BC部分的动摩擦因数;
(2)弹簧具有的最大弹性势能;
(3)当滑块与弹簧刚分离时滑块和小车的速度大小.
假设地球与火星的质量之比M地∶M火=10∶1,半径之比R地∶R火=3∶1。在火星表面的水平地面上固定一倾角为θ=37°的斜面,有一质量m=20kg的木箱,放在斜面上,与斜面的动摩擦因数μ=0.5,现用平行于斜面的外力推木箱,如图所示,利用速度传感器测量出木箱的瞬时速度如下表所示。已知地球表面重力加速度g ="10" m /s2,sin37°= 0.6,cos37°= 0.8。求外力F的大小。
t/s |
0.0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
…… |
v/ms-1 |
0.0 |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
8.0 |
…… |
如图所示,物块C质量mc=4kg,上表面光滑,左边有一立柱,放在光滑水平地面上;一轻弹簧左端与立柱连接,右端与物块B连接,mB=2kg;竖直放置的半径R=1.8m的光滑四分之一圆弧最低点的切线水平,且与物块C上表面在同一水平面。物块A从圆弧的顶点静止释放,达到最低点时炸裂成质量m1=2kg,m2=1kg的两个物块1和2,物块1水平向左运动与B粘合在一起,物块2具有水平向右的速度,刚好回到圆弧的最高点。A、B都可以看着质点。取g=10m/s2。求:
(1) 物块A炸裂时增加的机械能△E是多少?
(2) 在以后的过程中,弹簧最大的弹性势能Epm是多大?
(3) 从弹簧开始被压缩到被压缩到最短的过程中,物块B对弹簧做的功W是多少?
如图甲所示,两根足够长的光滑平行金属导轨相距l=0.4m,导轨平面与水平面成θ=30°角,下端通过导线连接阻值R=0.5Ω的电阻。金属棒ab阻值r=0.3Ω,质量m=0.2kg,放在两导轨上,与导轨垂直并保持良好接触。其余部分电阻不计,整个装置处于垂直导轨平
面向上的匀强磁场中。取g=10m/s2。
(1)若磁场是均匀增大的匀强磁场,在开始计时即t=0时刻磁感应强度B0=2.0T,为保持金属棒静止,作用在金属棒上平行斜面向上的外力F随时间t变化的规律如图乙所示,求磁感应强度B随时间t变化的关系。
(2)若磁场是磁感应强度大小恒为B1的匀强磁场,通过额定功率P =10W的小电动机对金属棒施加平行斜面向上的牵引力,使其从静止开始沿导轨做匀加速度直线运动,经过s电动机达到额定功率,此后电动机功率保持不变,金属棒运动的v—t图象如图丙所示。试求磁感应强度B1的大小和小电动机刚达到额定功率时金属棒的速度v1的大小?
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如图所示,光滑绝缘的水平面上方,左边有垂直纸面向里的匀强磁场,右边有竖直向上的匀强电场。质量为m、带电量为q(正电)的小球a,以水平向右的初速度v沿水平面进入匀强磁场和匀强电场,恰好都不脱离水平面。在匀强电场中用绝缘细线悬挂一个质量也为m的不带电的小球b(可视为质点),小球处于静止且对水平面无压力。小球a进入匀强电场后与小球b正碰并粘在一起,恰好能绕悬挂点O在匀强电场中做竖直面内的圆周运动。若重力加速度为g,求:(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)匀强电场的电场强度E;
(3)绝缘细线的长度l。