甲图为质谱仪的原理图.带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从G点垂直于MN进入偏转磁场.该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片上的H点.测得G、H间的距离为d,粒子的重力忽略不计.
(1)设粒子的电荷量为q,质量为m,试证明该粒子的比荷为:;
(2)若偏转磁场的区域为圆形,且与MN相切于G点,如图乙所示,其它条件不变。要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上(MN足够长),求磁场区域的半径应满足的条件。
如图所示,在水平向左匀强电场中,有一光滑半圆绝缘轨道竖直放置,轨道与一水平绝缘轨道MN连接,半圆轨道所在竖直平面与电场线平行,其半径R = 40cm。一带正电荷的小滑块质量为m =kg,已知小滑块所受电场力
,且与水平轨道间的摩擦可忽略,取g = 10m/s2,求:
(1)要小滑块恰能运动到圆轨道的最高点L,滑块应在水平轨道上离N点多远处释放?
(2)这样释放的滑块通过P点时对轨道压力是多大?(P为半圆轨道中点)
如图所示,两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的质量均为0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能保持静止。取g=10m/s2,问:
(1)通过cd棒的电流I是多少?棒ab受到的力F多大?
(2)棒cd每产生Q=0.1J的热量,力F做的功W是多少?
一质量m=2.0 kg的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37°足够长的斜面,某同学利用传感器和计算机做出了小物块上滑过程的速度—时间图像如图所示.
(取sin 37°=0.6cos 37°=0.8,g=10 m/s2)求:
(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小;
(2)小物块所到达斜面最高点与斜面底端距离。
(3)小物块与斜面间的动摩擦因数。
如图所示,底座A上装有长0.5 m的直立杆,总质量为2kg,杆上套有质量为0.5kg的小环B,它与杆有摩擦,当环从底座上以4 m/s速度升起时,刚好能到达顶端.()求:
(1) 在小环升起过程中,水平面对底座支持力多大?
(2) 小环从杆顶端落回底座需多少时间?
如图所示,气球重10N,空气对其浮力竖直向上大小为16N。由于受水平风力的影响,系气球的绳子与水平面成θ= 60。角,气球保持静止。求绳子的拉力大小,水平风力大小。