扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能使粒子的运动轨迹发生扭摆,其简化模型如图所示:I、II两处的条形匀强磁场区域的宽度分别为L1、L2,边界竖直,I区域的右边界和II区域的左边界相距L,磁感应强度大小分别为B1、B2,方向相反且垂直纸面。一质量为m、电量为-q、重力不计的粒子,从靠近平行板电容器的负极板处由静止释放,两极板间电压为U,粒子经电场加速后平行纸面射入I区域,射入时的速度方向与水平方向的夹角θ=30°。
(1)当L1=L,B1=B0时,粒子从I区域右边界射出时速度与水平方向的夹角也为30°,求B0及粒子在I区域中运动的时间t1;
(2)若L2=L1=L,B2=B1=B0,求粒子在I区域中的最高点与II区域中的最低点之间的高度差h;
(3)若L2=L1=L,B1=B0,为使粒子能返回I区域,求B2应满足的条件;
(4)若L1≠L2,B1≠B2,且已保证粒子能从II区域的右边界射出,为使粒子从II区域右边界射出时速度与从I区域左边界射入时的方向总相同,求B1、B2、L1、L2之间应满足的关系式。
如图所示,在竖直平面内有范围足够大、场强方向水平向左的匀强电场,在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一绝缘“⊂”形杆由两段直杆和一半径为R为半圆环组成,固定在纸面所在的竖直平面内.PQ、MN与水平面平行且足够长,半圆环MAP在磁场边界左侧,P、M点在磁场界线上,NMAP段是光滑的,现有一质量为m、带电量为+q的小环套在MN杆上,它所受到的电场力为重力的倍.现在M右侧D点由静止释放小环,小环刚好能到达P点,求:
(1)D、M间的距离x0;
(2)上述过程中小环第一次通过与O等高的A点时弯杆对小环作用力的大小;
(3)若小环与PQ杆的动摩擦因数为μ(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等).现将小环移至M点右侧5R处由静止开始释放,求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功.
一轻弹簧的左端固定在墙壁上,右端自由,一质量为m的滑块从距弹簧右端L0的P点以初速度v0正对弹簧运动,如下图所示,滑块与水平面的动摩擦因数为μ,在与弹簧碰后反弹回来,最终停在距P点为L1的Q点,求:在滑块与弹簧碰撞过程中弹簧最大压缩量为多少?
一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10 m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5 s后警车发动起来,并以一定的加速度做匀加速运动,但警车行驶的最大速度是25 m/s.警车发动后刚好用12 s的时间追上货车,问:(1)警车启动时的加速度多大? (2)警车在追赶货车的过程中,两车间的最大距离是多少?
有一个做匀变速直线运动的物体,它在两段连续相等的时间内通过的位移分别是24m和64m,连续相等的时间为4 s,求质点的初速度和加速度大小.
一宇宙空间探测器从某一星球的表面垂直升空,宇宙探测器升到某一高度,发动机关闭,其速度随时间变化如图所示,
(1)升空后8秒,24秒,32秒时的探测器运动速度分别是多少?
(2)探测器哪一时刻到达最大高度?所能达到的最大高度是多少?
(3)上升加速过程中的加速度是多少,下降过程的加速度是多少?