如图所示,圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平地面上,轨道半径为R,MN为直径且与水平面垂直,直径略小于圆管内径的小球A以某一速度冲进轨道,到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的质量与A相同的小球B发生碰撞,碰后两球粘在一起飞出轨道,落地点距N为2 R。重力加速度为g,忽略圆管内径,空气阻力及各处摩擦均不计,求
(1)粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t;
(2)小球A冲进轨道时速度v的大小。
(3)小球A与小球B球碰撞前瞬间对轨道的压力多大?方向如何?
(9分) 如图所示,在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P,OP=0.5m.现有一质量m=4×10-20kg、电荷量q=+2×10-14C的粒子,从小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向外的圆形磁场区域,且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上,粒子重力不计.求:
(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)圆形磁场区域的最小半径.
如图所示,倾角为θ的固定光滑斜面底部有一垂直斜面的固定档板C.劲度系数为k1的轻弹簧两端分别与挡板C和质量为m的物体B连接,劲度系数为k2的轻弹簧两端分别与B和质量也为m的物体A连接,轻绳通过光滑滑轮Q与A和一轻质小桶P相连,轻绳AQ段与斜面平行,A和B均静止.现缓慢地向小桶P内加入细砂,当k1弹簧对挡板的弹力恰好为零时,求:
(1)小桶P内所加入的细砂质量;
(2)小桶下降的距离.
跳伞运动员从跳伞塔上跳下,当降落伞打开后,伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比,即f=kv2,已知比例系数k =20Ns2/m2,运动员和伞的总质量m=72kg.设跳伞塔足够高,且运动员跳离塔后即打开伞,取g=10m/s2.
(1)求下落速度达到v=3m/s时,跳伞运动员的加速度大小;
(2)求跳伞运动员最终下落的速度;
(3)若跳伞塔高h=200m,跳伞运动员在着地前已经做匀速运动,求从开始跳下到即将触地的过程中,伞和运动员损失的机械能.
如图所示,在质量为的电动机上,装有质量为
的偏心轮,偏心轮的重心
距转轴的距离为
.当偏心轮重心在转轴
正上方时,电动机对地面的压力刚好为零.求电动机转动的角速度
.
某探究小组设计了一个质谱仪,其原理如图所示.一束电量均为,质量不同的带负电的粒子,经过电场加速后进入一速度选择器,从
点进入一等腰直角三角形的有界磁场中,又从斜边射出.速度选择器中垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为
,竖直向下的匀强电场强度为
,有界磁场的磁感应强度为
,直角边长为
,
为斜边的中点,
两点相距为
.求:
(1)带电粒子进入有界磁场的速度大小.
(2)带电粒子质量应满足的条件.
(3)打在斜边上Q点的带电粒子在磁场中运动的时间.