如图所示,一块涂有炭黑玻璃板,质量为2kg,在拉力F的作用下,由静止开始竖直向上运动。一个装有水平振针的振动频率为5Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线,量得 OA=1cm,OB=4cm,OC=9cm.求外力F的大小。(g=10m/s2,不计阻力)
如图所示,竖直平面内有一直角坐标系,在y轴的右侧存在无限大的、场强大小为E、水平向左的匀强电场,在y轴的左侧同时存在一个垂直纸面向外、磁感应强度大小为B、水平宽度为a的匀强磁场Ⅰ.有一不计重力、带正电、比荷为的粒子由+x轴上某一位置无初速度释放.
(1)若其恰好经过磁场Ⅰ左边界上P点,求粒子射出磁场Ⅰ的速度v1的大小;
(2)若其恰好经过y轴上的Q点,求粒子从释放开始第一次到达Q所用的时间;
(3)若匀强磁场Ⅰ左侧同时存在一个垂直纸面向里、磁感应强度大小也为B的无限大匀强磁场Ⅱ,要使粒子第二次沿+x方向运动时恰经过y轴上的M点,试求其在+x轴上无初速度释放时的位置坐标.
【改编】如图所示,遥控赛车比赛中的一个规定项目是“飞跃壕沟”,比赛要求是:赛车从起点出发,沿水平直轨道运动,在B点飞出后越过“壕沟”,落在平台EF段.已知赛车的额定功率P=12.0W,赛车的质量m=1.0kg,在水平直轨道上受到的阻力f=2.0N,若比赛中赛车以额定功率运动,经过A点时速度vA=1m/s,AB段长L=10.0m,B、E两点的高度差h=1.25m,BE的水平距离x=1.5m.赛车车长不计,空气阻力不计.g取10m/s2.
(1)要使赛车越过壕沟,求赛车在B点速度至少多大;
(2)求赛车在A点时加速度大小.
(3)求赛车从A点运动到平台EF的时间
如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间有垂直纸面向里磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,与两板及左侧边缘线相切。一个带正电的粒子(不计重力)沿两板间中心线O1O2从左侧边缘O1点以某一速度射入,恰沿直线通过圆形磁场区域,并从极板边缘飞出,在极板间运动时间为t0。若撤去磁场,粒子仍从O1点以相同速度射入,则经t0/2时间打到极板上。
(1)求粒子的初速度v0和两极板间电压U;
(2)若两极板不带电,保持磁场不变,该粒子仍沿中心线O1O2从O1点射入,欲使粒子从两板间飞出,求射入的速度应满足条件。(已知tan2θ =2tanθ/(1-tan2θ)
如图所示,在直角坐标系xOy第二、三象限存在有界匀强磁场Ⅰ(垂直纸面向里)和有界匀强磁场Ⅱ(垂直纸面向外),O、M、N、Q为磁场边界和x轴交点,OM=MN=L,在第二、三象限加上竖直向下的匀强电场。一质量为m,电荷量为q的带负电的小球从第一象限的P点(2L,L)以某一初速度沿-x轴方向射出,恰好从坐标原点O进入有界磁场Ⅰ,又从M点射出有界磁场Ⅰ,在有界磁场中做匀速圆周运动。(已知重力加速度为g)
(1)求所加匀强电场场强E的大小;
(2)求带电小球过原点O的速度大小和有界磁场Ⅰ的磁感应强度B的大小;
(3)如带电小球能再次回到原点O,则有界磁场Ⅱ的宽度应该满足的条件。
如图所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于纸面向里。X轴下方有一匀强电场,电场强度为E、方向与y轴的夹角θ=45°且斜向上方。现有一质量为m电量为q的正离子,以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点(图中未画出)进入电场区域,离子经C点时的速度方向与电场方向相反。 不计离子的重力,设磁场区域和电场区域足够大, 求:
(1)C点的坐标;
(2)离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间;
(3)回答:离子从第三次过x轴到第四次过x轴的过程在做什么运动。并大致画出离子前四次穿越x轴在磁场和电场区域中的运动轨迹。