有个演示实验,在上下面都有金属板的玻璃盒内,放有许多用锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动.现取以下简化模型进行定量研究.如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与一直流电源相连.设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点.已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的β倍(β<<1).不计带电小球对极板间匀强电场的影响.重力加速度为g.
(1)欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电源两端的电压U至少应大于多少?
(2)设上述条件已满足(U为已知物理量),在较长的时间T内小球做了很多次往返运动.求在T时间内小球往返运动的次数
如图,在水平地面上有两物块甲和乙,它们的质量分别为2m、m,甲与地面间无摩擦,乙与地面间动摩擦因数为μ。现让甲物体以速度v0向着静止的乙运动并发生正碰,试求:
(i)甲与乙第一次碰撞过程中系统的最小动能;
(ii)若甲在乙刚停下来时恰好与乙发生第二次碰撞,则在第一次碰撞中系统损失了多少机械能?
如图,为某种透明材料做成的三棱镜横截面,其形状是边长为a的等边三角形,现用一束宽度为a的单色平行光束,以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上,结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面。试求:
(i)该材料对此平行光束的折射率;
(ii)这些到达BC面的光线从BC面折射而出后,如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑,则当屏到BC面的距离d满足什么条件时,此光斑分为两块?
一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中,初始状态管内外水银面的高度差为l0=62cm,系统温度27℃.因怀疑玻璃管液面上方存在空气,现从初始状态分别进行两次试验如下:①保持系统温度不变,将玻璃管竖直向上提升△h=2cm(开口仍在水银槽液面以下),结果液面高度差增加△l1=1cm;②将系统温度升到77℃,结果液面高度差减小△l2=1cm.已知玻璃管内粗细均匀,空气可看成理想气体,热力学零度可认为为-273℃.求:
①实际大气压为多少cm Hg?
②初始状态玻璃管内的空气柱有多长?
如图在xoy平面内有平行于x轴的两个足够大的荧光屏M、N,它们的位置分别满足y=l和y=0,两屏之间为真空区域。在坐标原点O有一放射源不断沿y轴正方向向真空区域内发射带电粒子,已知带电粒子有两种。为探索两种粒子的具体情况,我们可以在真空区域内控制一个匀强电场和一个匀强磁场,电场的场强为E,方向与x轴平行,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于xoy平面。
试验结果如下:如果让电场和磁场同时存在,我们发现粒子束完全没有偏转,仅在M屏上有一个亮点,其位置在S( 0 , l );如果只让磁场存在,我们发现仅在N屏上出现了两个亮点,位置分别为P( -2l , 0 )、Q( ,0 ),由此我们可以将两种粒子分别叫做P粒子和Q粒子。已知粒子间的相互作用和粒子重力可以忽略不计,试求(坐标结果只能用l表达):
(1)如果只让磁场存在,但将磁场的磁感应强度减为B1= ,请计算荧光屏上出现的所有亮点的位置坐标;
(2)如果只让电场存在,请计算荧光屏上出现的所有亮点的位置坐标;
(3)如果只让磁场存在,当将磁场的磁感应强度变为B2= kB时,两种粒子在磁场中运动的时间相等,求k的数值。
如图,可看作质点的小物块放在长木板正中间,已知长木板质量为M=4kg,长度为L=2m,小物块质量为m=1kg,长木板置于光滑水平地面上,两物体皆静止。现在用一大小为F的水平恒力作用于小物块上,发现只有当F超过2.5N时,才能让两物体间产生相对滑动。设两物体间的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小,重力加速度g=10m/s2,试求:
(1)小物块和长木板间的动摩擦因数。
(2)若一开始力F就作用在长木板上,且F=12N,则小物块经过多长时间从长木板上掉下?