核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置).如图所示,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内.设环状磁场的内半径为R1,外半径为R2,磁场的磁感强度为B,若被束缚带电粒子的比荷为q/m,中空区域内带电粒子具有各个方向的速度.求:
(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度.
(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度.
质量为2×103 kg的汽车,发动机输出功率为30×103 W.在水平公路上能达到的最大速度为15 m/s,设阻力恒定。求:
(1)汽车所受的阻力f
(2)汽车的速度为10m/s时,加速度a的大小
(3)若汽车从静止开始保持2m/s2的加速度作匀加速直线运动,则这一过程能持续多长时间?
一质量为4kg的小球从空中做自由落体运动,求物体:
(1)前2s内重力的平均功率
(2)第2s末重力的瞬时功率
如图所示,电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为l,轨道所在平面的正方形区域内存在一有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨平面向上.电阻相同、质量均为m的两根相同金属杆甲和乙放置在导轨上,甲金属杆恰好处在磁场的上边界处,甲、乙相距也为l.在静止释放两金属杆的同时,对甲施加一沿导轨平面且垂直于甲金属杆的外力,使甲在沿导轨向下的运动过程中始终以加速度a=gsinθ做匀加速直线运动,金属杆乙进入磁场时立即做匀速运动.
(1)求金属杆的电阻R;
(2)若从开始释放两金属杆到金属杆乙刚离开磁场的过程中,金属杆乙中所产生的焦耳热为Q,求外力F在此过程中所做的功.
如图所示,在xOy直角坐标系中,第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场,第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场.初速度为零、带电荷量为q、质量为m的粒子经过电压为U的电场加速后,从x轴上的A点垂直x轴进入磁场区域,经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域,在电场中偏转并击中x轴上的C点.已知OA=OC=d.求电场强度E和磁感应强度B的大小(粒子的重力不计).
如图所示,传送带长6 m,与水平方向的夹角
,以5 m/s的恒定速度向上运动。一个质量为2 kg的物块(可视为质点),沿平行于传送带方向以10 m/s的速度滑上传送带,已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2。
求:
(1)物块刚滑上传送带时的加速度大小;
(2)物块到达传送带顶端时的速度大小;
(3)整个过程中,摩擦力对物块所做的功。