如图所示,两根竖直固定的足够长的金属导轨ad和bc相距L=0.2m,另外两根水平金属杆MN和EF的质量均为m=10-2kg,可沿导轨无摩擦地滑动,MN杆和EF杆的电阻均为0.2Ω(竖直金属导轨的电阻不计),EF杆放置在水平绝缘平台上,整个装置处于匀强磁场内,磁场方向垂直于导轨平面向里,磁感应强B=1.0T,现让MN杆在恒定拉力作用下由静止开始向上加速运动,当MN杆向上运动了0.5m后速度达到最大,此时EF杆恰好对绝缘平台的压力为零。(g取10m/s2)
试求:
(1)达到最大速度时 ,拉力对MN杆做功的功率;
(2)这一过程中,MNEF回路中产生的焦耳热。
一光滑曲面的末端与一长L=1m的水平传送带相切,传送带离地面的高度h =1.25m,地面上有一个直径D=0.5m的圆形洞,洞口最左端的A点离传送带右端的水平距离S =1m,B点在洞口的最右端。传动轮作顺时针转动,使传送带以恒定的速度运动。现使某小物体(可看做质点)从曲面上距离地面高度H处由静止开始释放,刚到达传送带上时小物体的速度恰好和传送带相同,并最终恰好由A点落入洞中.已知小物体与传送带间动摩擦因数μ=0.1,g取10m/s2.求:
(1)传送带的运动速度v是多大.
(2)H的大小.
(3)若要使小物体恰好由B点落入洞中,小物体在曲面上由静止开始释放的位置距离地面的高度H'应该是多少?
如图甲所示,竖直面MN的左侧空间存在竖直向上的匀强电场(上、下及左侧无边界).一个质量为m、电荷量为q的可视为质点的带正电的小球,以大小为v0的速度垂直于竖直面MN向右做直线运动.小球在t=0时刻通过电场中的P点,为使小球能在以后的运动中竖直向下通过D点(P、D间距为L,且它们的连线垂直于竖直平面MN,D到竖直面MN的距离DQ等于L/π),经过研究,可以在电场所在的空间叠加如图乙所示的随时间周期性变化的、垂直于纸面向里的磁场.(g=10m/s2),求:
(1)场强E的大小;(2)如果磁感应强度B0为已知量,试推出满足条件t1的表达式;
(3)进一步的研究表明,竖直向下的通过D点的小球将做周期性运动.则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度B0及运动的最大周期T的大小,并在图中定性地画出小球运动一个周期的轨迹.(只需要画出一种可能的情况).
如图所示,粗糙的斜槽轨道与半径R=0.5m的光滑半圆形轨道BC连接,B为半圆轨道的最低点,C为最高点。一个质量m=0.5kg的带电体,从高H=3m的A处由静止开始滑下,当滑到B处时速度,此时在整个空间加上一个与纸面平行的匀强电场,带电体所受电场力在竖直的分力大小与重力相等。带电体沿着圆形轨道
运动,脱离C处后运动的加速度大小为
,经过一段时间后运动到斜槽轨道某处时的速度大小是V=
2m/s。已知重力加速度g=1
0
,带电体运
动过程中电量不变,经过B点是能量损失不计,忽略空气的阻力。求:
(1)带电体从B到C的过程电场力做的功W;
(2)带电体运动到C时对轨道的压力F;
(3)带电体与斜槽轨道之间的动摩擦因数。
一绝缘的细线长m,一端固定在O点,另一端系一个带正电的摆球
放在水平向右的匀强电场中,如图;已知小球所受电场力和重力大小相等,小球不动时摆球平衡在C点,与竖直方向的夹角为(
未知),现让摆球位于与点O处于同一水平线的
A点,且摆线拉直,然后无初速度释放摆球,求:摆球经过C点时速度的大小。(不计空气阻力,g=10m/s2)
如图所示,离子源产生的初速度为零、带电量均为
、质量不同的正离子,被电压为
的加速电场加速后匀速通过准直管,在到两极板等距离处垂直射入平行板间的匀强偏转电场,平行板间的电压为
.偏转后通过极板
上的小孔
离开电场.经过一段匀速直线运动,垂直于边界
进入磁感强度大小为
、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,已知
.(忽略粒子所受重力)
(1)试求质量为的正离子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)若质量为的正离子恰好垂直打在
的中点
处,试求能打在边
上的正离子的质量范围.