在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制。如图所示的xOy平面处于匀强电场和匀强磁场中,电场强度和磁感应强度随时间做周期性变化的图象如图所示。x 轴正方向为的正方向,垂直纸面向里为的正方向。在坐标原点有一粒子,其质量和电荷量分别为和.不计重力。在时刻释放,它恰能沿一定轨道做往复运动。
(1)求在磁场中运动时速度的大小;
(2)求应满足的关系;
(3)在(0<<)时刻释放,求速度为零时的坐标。
如图所示装置的左半部分为速度选择器,相距为d的两块平行金属板分别连在电压可调的电源两极上(上板接正极),板间存在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场;右半部分为一半径为R的半圆形磁场区域,内有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场.矩形abcd相切于半圆,小孔M、N连线延长线经过圆心O点且与ad垂直.一束质量为m、带电量为+q的离子(不计重力)以不同速率沿MN方向从M孔射入.
(1)金属板间电压为U0时,求从N孔射出的离子的速度大小;
(2)要使离子能打到ab上,求金属板间电压U的取值范围.
如图所示,竖直平面内的轨道ABCD由水平轨道AB与光滑的四分之一圆弧轨道CD组成,AB恰与圆弧CD在C点相切,轨道固定在水平面上。一个质量为m的小物块(可视为质点)从轨道的A端以初动能E冲上水平轨道AB,沿着轨道运动,由DC弧滑下后停在水平轨道AB的中点。已知水平轨道AB长为L。求:
(1)小物块与水平轨道的动摩擦因数
(2)为了保证小物块不从轨道的D端离开轨道,圆弧轨道的半径至少是多大?
(3)若圆弧轨道的半径取第(2)问计算出的最小值,增大小物块的初动能,使得小物块冲上轨道后可以达到最大高度是1.5处,试求物块的初动能并分析物块能否停在水平轨道上。如果能,将停在何处?如果不能,将以多大速度离开水平轨道?
如图所示,竖直面内有一半径为的圆形轨道,一质量为m的小球从斜轨道上的A点由静止释放,沿轨道滑下,斜轨道的倾角为α,各处的摩擦均不计。求:
(1)为使小球能完成圆周运动,释放点A距水平地面的高度h至少要为多少?
(2)让小球从h/=2处由静止下滑,小球将从圆轨道的何处脱离?
在地球某处海平面上测得物体自由下落高度h所需的时间为t,到某高山顶测得物体自由下落h同样高度所需时间增加了Δt,已知地球半径为,试求山的高度H.
如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角,球和车厢相对静止,球的质量为1 kg.(g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况。
(2)求悬线对球的拉力。