如图(甲)所示,一对足够长平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.5m,左侧接一阻值为R=1的电阻;有一金属棒静止地放在轨道上,与两轨道垂直,金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于垂直轨道平面竖直向下的匀强磁场中。t=0时,用一外力F沿轨道方向拉金属棒,使棒以加速度a=0.2 m/s2做匀加速运动,外力F与时间t的关系如图(乙)所示。
(1)求金属棒的质量m
(2)求磁感强度B
(3)当力F达到某一值时,保持F不再变化,金属棒继续运动3秒钟,速度达到1.6m/s且不再变化,测得在这3秒内金属棒的位移s=4.7m,求这段时间内电阻R消耗的电能。
如图所示,静止在粗糙水平面上的斜面体有三个光滑斜面AB、AC和CD。已知斜面AB与水平方向成角,斜面AC与水平方向成
角,斜面CD与水平方向成
角,A点与C点的竖直高度为
,C点与D点的竖直高度为
。在B点左侧的水平面上有一个一端固定的轻质弹簧,自然长度时弹簧右端到B点的水平距离为
。质量均为
的物体甲和乙同时从顶点A由静止释放,之后甲沿斜面AB下滑,乙沿AC下滑。在甲乙两物体下滑过程中,斜面体始终处于静止状态,且两物体运动中经过B点、C点、D点时,速度大小不改变,只改变方向。甲进入水平面后向左运动压缩弹簧的最大压缩量为
,乙物体进入水平面后便向右运动最终停止。已知甲物体与水平面的动摩擦因数为
,(
)求:
(1)弹簧的最大弹性势能为多少?
(2)甲物体最终停止位置距B点多远?
(3)通过计算,说明甲乙两物体是否同时滑到水平面上?
(4)若以释放甲乙物体时作为时刻,做出斜面体受到地面的摩擦力大小
随时间变化的图线。
如图所示,大量质量为、电量为
的带电粒子(不计重力),由静止开始经电场加速后沿水平方向从P点进入的匀强磁场,不计各粒子之间的作用力。已知磁感应强度为B,磁场的两边界线竖直且上下足够长,宽度为
。回答下列问题:
(1)加速电场的电压为时,粒子刚好能从磁场的右边界穿过,求
(2)若在P点加一个速度散射器(可使粒子速度方向变化,而不改变速度大小),使粒子从P点沿各个方向射入磁场,为使磁场右边界有粒子射出,加速电压至少应为多大?
(3)在有速度散射器的情况下,将加速电压调为,则穿过磁场的粒子中,穿越磁场的最短时间为多少?
在跳水馆里,水池里水的深度要恰当。水太深,会造成浪费,太浅则会使跳水运动员的在比赛中存在危险。下面我们可以用学过的物理知识,再将跳水运动进行理想化处理,就可以大体上估算出水池里水的深度至少是多少。在10m跳台跳水比赛中,运动员起跳高度取0.5m,运动员入水后将会受到浮力、水的阻力等,入水速度越大,水的阻力也会越大。在下列情况下估算水池的安全深度。
(1)运动员从最高点向下运动认为是自由落体运动,若运动员入水后受到的浮力和水的阻力总共为自身重量的3倍。求出水池的安全深度。
(2)运动员从最高点向下运动认为是自由落体运动,运动员入水后受到的水的阻力很大,如果不考虑水的阻力,只考虑浮力,计算的安全深度将有很大偏差。若运动员的身体的密度是水的密度的0.9倍,入水后在只考虑浮力和重力的情况下,计算水池的安全深度。
(3)实际上,运动员在空中的运动也受空气阻力,若空气阻力是重力的0.2倍,仍按照运动员入水后受到的浮力和水的阻力总共为自身重量的3倍。计算水池的安全深度。
理论证明:卫星围绕中心天体以速度做匀速圆周运动时,如果将卫星速度突然增大到
,卫星就可以摆脱中心天体的引力。由于万有引力和点电荷之间的库仑力均与距离平方成反比,所以,电子围绕原子核的运动与卫星的运动是相似的。有一质量为
、电量为-
的电子围绕电量为Q的原子核在半径为
的圆周上做匀速圆周运动,受到光的照射,电子吸收能量从而脱离原子核的吸引。回答下列问题:
(1)电子绕原子核在半径为的圆周上做匀速圆周运动的速度是多大?
( 2 ) 电子绕原子核在半径为的圆周上做匀速圆周运动的周期是多大?
(3)电子至少吸收多大能量才能脱离原子核的吸引?
如图所示在倾角θ=37°的足够长的固定的斜面底端有一质量m=1.0kg的物体,物体与斜面间动摩擦因数μ=0.25,现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动。拉力F=10.0N,方向平行斜面向上。经时间t=4.0s绳子突然断了,求:(1)绳断时物体的速度大小。(2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间?(sin37°="0.60," cos37°=0.80,g=10m/s2)