如图所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),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(如图所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上.t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做二次完整的圆周运动(其轨迹恰好不穿出边界L1),以后可能重复该运动形式,最后从边界L2穿出.重力加速度为g,上述d、E0、m、v、g为已知量.
(1)求该微粒通过Q点瞬间的加速度;
(2)求磁感应强度B的大小和电场变化的周期T;
(3)若微粒做圆周运动的轨道半径为R,而d=4.5R,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求微粒所用的时间.
“翻滚过上车”的物理原理可以用如图所示装置演示。光滑斜槽轨道AD与半径为的竖直圆轨道(圆心为O)相连,AD与圆O相切于D点,B为轨道的最低点,
。质量
的小球从距D点
处由静止开始下滑,然后冲上光滑的圆形轨道(取
,
,
)。求:
(1)小球进入圆轨道D点时对轨道压力的大小;
(2)小球通过B点时加速度;
(3)试分析小球能否通过竖直圆轨道的最高点C,并说明理由。
质量为的物体从高为
的斜面顶端的A点由静止开始滑下,最后停在平面上的C点,如图所示,若在C点给物体一个水平向左的初速度
,使物体能沿斜面上滑恰好能到达A点,试求
应多大?(不计物体过B点的能量损失)
如图所示,在倾角为的足够长的斜面上,有一个质量为
的物体,以初速度
沿斜面向上运动,已知物体与斜面间打点动摩擦因数为
(
)。
(1)求物体上滑过程中加速度的大小;
(2)求物体上滑的最大距离。
图(a)为一列简谐横波在时刻的波形图,P是平衡位置在
处的质点,Q是平衡位置在
处的质点;图(b)为质点Q的振动图像,求:
(1)该波的振幅、频率、波长和周期。
(2)该波的波速和传播方向。
(3)在时刻质点P的振动方向。
如图所示,在足够长的水平边界MN下方充满匀强电场(图中未画出),同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于纸面向外和向内的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,PQ为上下磁场的水平分界线,MN、PQ间距离为。一个质量为
、电荷量为
的小球,由MN上方的O点静止释放,小球向下穿过MN进入电磁场区域后做圆周运动(已知重力加速度为
)。求:
(1)电场强度的大小和方向;
(2)如果小球能回到MN边界,求电场力做的功。若小球能从PQ进入下部分磁场,求从MN运动到PQ边界过程中电场力做的功。
(3)若从某高度释放小球后,小球能回到O点,小球经过多长时间第一次回到O点。(注:画出轨迹3分)