如图所示,S粒子源能够产生大量的质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)。粒子从O1孔进入一个水平方向的加速电场(初速不计),再经小孔O2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B1,方向如图。虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场,磁场范围足够大,磁感应强度大小为B2。一块折成直角的硬质塑料片abc(不带电,宽度、厚度都很小可以忽略不计)放置在PQ、MN之间,截面图如图,a、c两点分别位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45º。粒子能沿图中虚线O2O3的延长线进入PQ、MN之间的区域。
⑴求加速电压U1;
⑵假设粒子与硬质塑料板相碰后,速度大小不变,方向变化遵守光的反射定律,那么粒子与塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么运动?
⑶粒子在PQ、MN之间的区域中运动的总时间t和总路程s分别是多少?
如图所示,位于竖直平面上的圆弧光滑轨道,半径为R,OB沿竖直方向,圆弧轨道上端A点距地面高度为H。质量为m的小球从A点静止释放,最后落在地面C点处,不计空气阻力,求:
(1)小球刚运动到B点时,对轨道的压力多大?
(2)小球落地点C与B的水平距离s为多少?
(3)比值R/H为多少时,小球落地点C与B水平距离s最远?该水平距离的最大值是多少?
我国月球探测计划“嫦娥工程”将分为“环绕、降落、返回”三个阶段实施,约用二十年时间完成,这极大地提高了同学们对月球的关注程度。以下是某同学就有关月球知识设计的两个问题,现请你解答:
(1)若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,且把月球绕地球的运动近似看作是匀速圆周运动,试求出月球绕地球运动的轨道半径r。
(2)若某位宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度vo 竖直向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回到抛出点。已知月球半径为R月,万有引力常量为G。试求出月球的质量M月。
在19世纪末发现电子以后,美国物理学家密立根 (R.A.Millikan)在1907年~1913年间就微小油滴所带电荷量进行了多次的测量,比较准确地测定了电子的电荷量。油滴实验是物理学发展史上具有重要意义的实验。油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力,重力加速度为g。
(1)调节两金属板间的电势差u,当u=Uo时,使某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动。该油滴所带电荷量q为多少?
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差u=U时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量Q。
在远距离输电时,如果输送一定的功率,当输电电压为220 V时,在输电线上损失的功率为75 kW;若输电电压提高到6000 V时,在输电线上损耗的功率又是多少?
发电机输出功率为100kW,输出电压是250V,用户需要的电压是220V,发电机到用户输电线电阻为10Ω,要求输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%.
(1)画出此输电线路的示意图;
(2)求输电线路中升压变压器和降压变压器原副线圈的匝数比;
(3)用户得到的电功率是多少。