某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动,如图所示,材料表面上方矩形区域PP′N′N充满竖直向下的匀强电场,电场宽为d;矩形区域NN′M′M充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,长为3s,宽为s;NN′为磁场与电场之间的薄隔离层。一个电荷量为e、质量为m、初速为零的电子,从P点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场,电子每次穿越隔离层,时间极短、运动方向不变,其动能损失是每次穿越前动能的10%,最后电子仅能从磁场边界M′N′飞出。不计电子所受重力。
(1)控制电子在材料表面上方运动,最大的电场强度为多少?
(2)若电子以上述最大电场加速,经多长时间将第三次穿越隔离层?
(3)A是M′N′的中点,若要使电子在A、M′间垂直于AM′飞出,求电子在磁场区域中运动的时间。
一辆公共汽车从某一车站由静止出发做匀加速直线运动,加速度是3m/s2,4秒后改做匀速直线运动,快到下一站时关闭发动机做加速度大小为2m/s2的匀减速直线运动,求:
(1)汽车做匀速直线运动时速度为多大?
(2)汽车做匀减速运动的时间和位移分别是多少?
如图所示,在水平轨道中间有一半径为R的竖直圆槽形光滑轨道,右端安放一个与水平面夹角为θ,长度为L0,以v0逆时针匀速转动的传送带,水平轨道的PQ段铺设特殊材料,其长度L可调节;水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于自然伸长状态.小物块A轻放(初速为0)在传送带顶端,通过传送带、水平轨道、圆形轨道、水平轨道后与弹簧接触,之后A压缩弹簧并被弹簧弹回(弹回速度为刚与弹簧接触时速度的一半),经水平轨道返回圆形轨道,物块A可视为质点.已知R=0.2m,θ=37°,L0=1.8m,L=1.0m,v0=6m/s,物块A质量为m=1kg,与轮带间的动摩擦因数为μ1=0.5,与PQ段间的动摩擦因数为μ2=0.2,轨道其他部分摩擦不计,物块从传送带滑到水平轨道时机械能不损失.取g=10m/s2.求:
(1)物块A滑到轮带底端时速度的大小;
(2)物块A刚与弹簧接触时速度大小;
(3)物块A返回到圆形轨道的高度;
(4)若仅调节PQ段的长度L,当L满足什么条件时,A物块能返回圆形轨道且能沿轨道运动而不会脱离轨道?
质量为m=0.5kg、长L=1m的平板车B静止在光滑水平面上.某时刻质量M=1kg的物体A(视为质点)以v0=4m/s向右的初速度滑上木板B的上表面,在A滑上B的同时,给B施加一个水平向右的拉力.已知A与B之间的动摩擦因数µ=0.2,取重力加速度g=10m/s2.试求:
(1)若F=5N,物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离;
(2)如果要使A不至于从B上滑落,拉力F大小应满足的条件.
如图所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量为0.18kg的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动,当小球的转速增加到原转速3倍时,测得线拉力比原来大40N,此时线突然断裂.求:
(1)线断裂的瞬间,线的拉力;
(2)线断裂时小球运动的线速度;
(3)桌面高出地面0.8m,若线断后小球垂直桌子边缘方向飞出,求落地点离桌面边缘的水平距离?(g取10m/s2)
如图甲所示,一竖直平面内的轨道由粗糙斜面 AD 和光滑圆轨道DCE 组成,AD与DCE 相切于D点,C为圆轨道的最低点.将一小物块置于轨道ADC上离地面高为H处由静止下滑,用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力N,改变H 的大小,可测出相应的N 大小,N随H的变化关系如图乙图中折线PQI 所示(PQ与QI 两直线相连接于Q点),QI反向延长交纵轴于F点(0,5.8N),重力加速度g取10m/s2,求:
(1)小物块的质量m;
(2)圆轨道的半径及轨道DC所对圆心角(可用角度的三角函数值表示);
(3)小物块与斜面AD间的动摩擦因数.