提示:1.黑洞是一种密度极大的天体,其表面的引力是如此之强,以致包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用。
2.计算中可以采用拉普拉斯黑洞模型,在这种模型中,在黑洞表面上的所有物质,即使初速度等于光速c也逃脱不了其引力的作用。(光速c=3×108m/s)
在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图所示。在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好。空间中存在竖直向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B。将开关S1闭合,S2断开,电压表和电流表的示数分别为U1和I1,金属棒仍处于静止状态;再将开关S2闭合,电压表和电流表的示数分别为U2和I2,金属棒在导轨上由静止开始运动,运动过程中金属棒始终与导轨垂直。设金属棒的质量为m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为g。求:
(1)金属棒到达NQ端时的速度大小。
(2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热量。
如图甲所示,长为l、相距为d的两块正对的平行金属板AB和CD与一电源相连(图中未画出电源),B、D为两板的右端点。两板间电压的变化如图乙所示。在金属板B、D端的右侧有一与金属板垂直的荧光屏MN,荧光屏距B、D端的距离为l。质量为m、电荷量为e的电子以相同的初速度v0从极板左边中央沿平行极板的直线OO’连续不断地射入。已知所有的电子均能够从金属板间射出,且每个电子在电场中运动的时间与电压变化的周期相等。忽略极板边缘处电场的影响,不计电子的重力以及电子之间的相互作用。求:
(1)t=0和t=T/2时刻进入两板间的电子到达金属板B、D端界面时偏离OO’的距离之比。
(2)两板间电压U0的最大值。
(3)电子在荧光屏上分布的最大范围。
如图所示,在空间存在这样一个磁场区域,以MN为界,上部分的匀强磁场的磁感应强度为B1,下部分的匀强磁场的磁感应强度为B2,B1=2B2=2B0,方向均垂直纸面向内,且磁场区域足够大。在距离界线为h的P点有一带负电荷的离子处于静止状态,某时刻该离子分解成为带电荷的粒子A和不带电的粒子B,粒子A质量为m、带电荷q,以平行于界线MN的速度向右运动,经过界线MN时的速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场。当粒子B沿与界线平行的直线到达位置Q点时,恰好又与粒子A相遇。不计粒子的重力。求:
(1)P、Q两点间距离。
(2)粒子B的质量。
如图,电阻不计的光滑U形导轨水平放置,导轨间距d=0.5m,导轨一端接有的电阻。有一质量
、电阻
的金属棒ab与导轨垂直放置。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.2T。现用水平力垂直拉动金属棒ab,使它以
的速度向右做匀速运动。设导轨足够长。
(1)求金属棒ab两端的电压;
(2)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,求电阻R产生的热量。
民用航空客机的机舱,除了有正常的舱门和舷梯连接,供旅客上下飞机,一般还设有紧急出口。发生意外情况的飞机在着陆后,打开紧急出口的舱门,会自动生成一个由气囊构成的斜面,机舱中的人可沿该斜面滑行到地面上来,示意图如图所示。某机舱离气囊底端的竖直高度AB=3.0m,气囊构成的斜面长AC=5.0m,CD段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=60kg的人从气囊上由静止开始滑下,人与气囊、地面间的动摩擦因数均为。不计空气阻力,
。求:
(1)人从斜坡上滑下时的加速度大小;
(2)人滑到斜坡底端时的速度大小;
(3)人离开C点后还要在地面上滑行多远才能停下?