如图所示,质量为M的长滑块静止在光滑水平面上,左侧固定一劲度系数k足够大的水平轻质弹簧,右侧用一不可伸长的细轻绳连接于竖直墙上,细绳所能承受的最大拉力为T。使一质量为m、初速度为v0的小物块,在滑块上无摩擦地向左滑动,而后压缩弹簧。(弹簧弹性势能的表达式,其中k为劲度系数,x为弹簧的压缩量)
(1)给出细绳被拉断的条件.
(2)滑块在细绳拉断后被加速的过程中,所能获得的最大向左加速度为多少.
(3)试证明:物体最后离开滑块时,相对地面不向右运动的条件是v0>,且m>M.
半径为R,均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场;场强火小沿半径分布如图所示,图中E0已知,E-r曲线下O-R部分的面积等于R-2R部分的面积。
(1)写出E-r曲线下面积的单位;
(2)己知带电球在r≥R处的场强E=kQ/r2,式中k为静电力常量,该均匀带电球所带的电荷量Q为多大?
(3)求球心与球表面间的电势差△U;
(4)质量为m,电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处?
如图1所示,宽度为的竖直狭长区域内(边界为
),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示),电场强度的大小为
,
表示电场方向竖直向上。
时,一带正电、质量为
的微粒从左边界上的
点以水平速度
射入该区域,沿直线运动到
点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的
点。
为线段
的中点,重力加速度为g。上述
、
、
、
、
为已知量。
(1)求微粒所带电荷量和磁感应强度
的大小;
(2)求电场变化的周期;
(3)改变宽度,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求
的最小值。
如图所示,两平行金属板间距为d,电势差为U,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响,求:
(1)匀强电场场强E的大小;
(2)粒子从电场射出时速度ν的大小;
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
如图所示的平面直角坐标系xoy,在第Ⅰ象限内有平行于轴的匀强电场,方向沿
正方向;在第Ⅳ象限的正三角形
区域内有匀强电场,方向垂直于xoy平面向里,正三角形边长为L,且
边与
轴平行。一质量为
、电荷量为
的粒子,从
轴上的
点,以大小为
的速度沿
轴正方向射入电场,通过电场后从
轴上的
点进入第Ⅳ象限,又经过磁场从
轴上的某点进入第Ⅲ象限,且速度与
轴负方向成45°角,不计粒子所受的重力。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达点时速度的大小和方向;
(3)区域内磁场的磁感应强度
的最小值。
如图所示,在x轴下方的区域内存在+y方向的匀强电场,电场强度为E。在x轴上方以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内存在匀强磁场,磁场的方向垂直于xoy平面向外,磁感应强度为B。 y轴上的A点与O点的距离为d,一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点由静止释放,经电场加速后从O点射入磁场,不计粒子的重力。
(1)求粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(2)要使粒子进人磁场之后不再经过x轴,求电场强度的取值范围;
(3)改变电场强度,使得粒子经过x轴时与x轴成θ=300的夹角,求此时粒子在磁场中的运动时间t及经过x轴的位置坐标值x0。