如图所示,一倾角为θ=37°的光滑斜面固定在地面上,斜面长度s0=3.0m,斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板。在斜面顶端由静止释放一质量m=0.10kg的小物块。当小物块与挡板第一次碰撞后,能沿斜面上滑的最大距离s=0.75m。已知小物块第一次与挡板碰撞过程中从接触到离开所用时间为0.10s,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)小物块第一次与挡板碰撞前的速度大小;
(2)小物块第一次与挡板撞击过程中损失的机械能;
(3)小物块第一次与挡板撞击过程中受到挡板的平均作用力。
如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿轴负方向的匀强电场;第四象限无电场和磁场。现有一质量为
、电荷量为
的粒子以速度
从
轴上的
点沿
轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经
轴上的
点和
点最后又回到
点,设
,
,求:
(1)带电粒子的电性,电场强度的大小;
(2)带电粒子到达点时的速度大小和方向;
(3)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;(4)粒子从
点进入电场,经
、
点最后又回到
点所用的时间?
如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场,左侧匀强电场的场强大小为、方向水平向右,其宽度为
;中间区域匀强磁场的磁感强度大小为
、方向垂直纸面向外;右侧匀强磁场的磁感强度大小也为
、方向垂直纸面向里.一个带正电的粒子(质量
,电量
,不计重力)从电场左边缘
点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到了
点,然后重复上述运动过程.求:
(1)中间磁场区域的宽度;
(2)带电粒子从点开始运动到第一次回到
点时所用的时间
?
如图所示,粒子源S可以不断地产生质量为、电荷量为
的粒子(重力不计),粒子从
孔漂进(初速不计)一个水平方向的加速电场,再经小孔
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
,磁感应强度大小为
,方向如图.虚线PQ、MN之间存在着水平向右的匀强磁场,磁感应强度大小为
(图中未画出).有一块折成直角的硬质塑料板abc(不带电,宽度很窄,厚度不计)放置在PQ、MN之间(截面图如图),
、
两点恰在分别位于PQ、MN上,
,
,现使粒子能沿图中虚线
进入PQ、MN之间的区域,求:
(1)求加速电压;
(2)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,粒子在PQ、MN之间的区域中运动的时间和路程分别是多少?
如图所示:在真空中,半径为的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,在磁场右侧有一对平行金属板
和
,两板间距离为
,板长为
,板的中心线
与磁场的圆心
在同一直线上,有一电荷量为
、质量为
的带电的粒子,以速度
从圆周上的
点沿垂直于半径
并指向圆心的方向进入磁场平面,当从圆周上的
点水平飞出磁场时,给
、
板加上如下图所示电压,最后粒子刚好以平行于
板的速度,从
板的边缘飞出(不计粒子重力),求
(1)磁场的磁感应强度;
(2)求交变电压的周期和电压
的值;
(3)若时,该粒子从
、
板右侧沿板的中心线仍以速率
向左射入
、
之间,求粒子从磁场中射出的点到
点的距离?
如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN和PQ固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻
,导轨上静止放置一质量
、电阻
的金属杆,导轨电阻忽略不计,整个装置处在磁感应强度
的匀强磁场中,磁场的方向竖直向下,现用一外力
沿水平方向拉杆,使之由静止起做匀加速运动并开始计时,若5s末杆的速度为2.5m/s,求:
(1)5s末时电阻上消耗的电功率;
(2)5s末时外力的功率.
(3)若杆最终以8m/s的速度作匀速运动,此时闭合电键S,射线源Q释放的
粒子经加速电场C加速后从
孔对着圆心
进入半径
的固定圆筒中(筒壁上的小孔
只能容一个粒子通过),圆筒内有垂直水平面向下的磁感应强度为
的匀强磁场。
粒子每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移,也无机械能损失,粒子与圆筒壁碰撞5次后恰又从
孔背离圆心射出,忽略
粒子进入加速电场的初速度,若
粒子质量
,电量
,则磁感应强度
多大?若不计碰撞时间,粒子在圆筒内运动的总时间多大?