土星周围有许多大小不等的岩石颗粒,其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别位rA=8.0×104km和r B=1.2×105km。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。(结果可用根式表示)
(1)求岩石颗粒A和B的周期之比。
(2)土星探测器上有一
物体,在地球上重为10N,推算出它在距土星中心3.2×105km处受到土星的引力为0.38N。已知地球半径为6.4×103km,请估算土星质量是地球质量的多少倍?
如图所示,相距2L的AB、CD两直线间的区域存在着两个方向相反的有界匀强电场,其中PT上方的电场E1竖直向下,下方的电场E0竖直向上,PQ上连续分布着电量为+q、质量为m的粒子,依次以相同的初速度v0垂直射入E0中,PQ=L。若从Q点射入的粒子恰从M点水平射出,其轨迹如图,MT=
。不计粒子的重力及它们间的相互作用。试求:
(1)E0与E1的大小;
(2)若从M点射出的粒子恰从中点S孔垂直射入边长为a的正方形容器中,容器中存在如图所示的匀强磁场,已知粒子运动的半径小于a。欲使粒子与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电量损失),求磁感应强度B应满足的条件?
(3)在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能从CD边水平射出,这些入射点到P点的距离应满足的条件?
如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其他象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里.A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O的距离为l.一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而通过C点进入磁场区域,并再次通过A点,此时速度方向与y轴正方向成锐角.不计重力作用.
试求:
(1)粒子经过C点时速度的大小和方向.
(2)磁感应强度的大小B.
1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝距离为d,。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q ,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比;
(2)求粒子从静止开始加速到出口处(电场和磁场)所需的总时间t;
如图所示,电源电动势
内阻
,电阻
。间距
的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度
的匀强磁场。闭合开关
,板间电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度
沿两板间中线水平射入板间。设滑动变阻器接入电路的阻值为
,忽略空气对小球的作用,取
。
(1)当
时,电阻
消耗的电功率是多大?
(2)若小球进入板间做匀速度圆周运动并与板相碰,碰时速度与初速度的夹角为
,则
是多少?
质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上,通过MN的电流为I,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与导轨平面成
角斜向下,如图所示,求棒MN所受的支持力大小和摩擦力大小.