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题文

如图,竖直放置的大圆环圆心为O,半径为R,质量为m的小球A套在大圆环上,有一足够长的细轻绳拴在A上,另一端跨过固定在大圆环最高点C处的一个小滑轮后吊着一个小球B,不计滑轮半径和质量、不计绳子的质量,不计一切摩擦,绳子不可伸长.平衡时弦CA所对的圆心角θ=30°。

求:(1)小球B质量mB
(2)若mB=m,将小球A从圆心O的等高点D静止释放后小球A、B轨道稍微错开互不影响,求小球A的最大速度vAM。(可含根式)

科目 物理   题型 计算题   难度 中等
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如图所示,在直角坐标系xOy第二、三象限存在有界匀强磁场Ⅰ(垂直纸面向里)和有界匀强磁场Ⅱ(垂直纸面向外),O、M、N、Q为磁场边界和x轴交点,OM=MN=L,在第二、三象限加上竖直向下的匀强电场。一质量为m,电荷量为q的带负电的小球从第一象限的P点(2L,L)以某一初速度沿-x轴方向射出,恰好从坐标原点O进入有界磁场Ⅰ,又从M点射出有界磁场Ⅰ,在有界磁场中做匀速圆周运动。(已知重力加速度为g)
(1)求所加匀强电场场强E的大小;
(2)求带电小球过原点O的速度大小和有界磁场Ⅰ的磁感应强度B的大小;
(3)如带电小球能再次回到原点O,则有界磁场Ⅱ的宽度应该满足的条件。

如图所示,倾角为、宽度为、长为的光滑倾斜导轨,导轨C1D1、C2D2顶端接有定值电阻,倾斜导轨置于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=5T,C1A1、C2A2是长为S=4.5m的粗糙水平轨道,A1B1、A2B2是半径为R=0.5m处于竖直平面内的光滑圆环(其中B1、B 2为弹性挡板),整个轨道对称。在导轨顶端垂直于导轨放一根质量为m=2kg、电阻不计的金属棒MN,当开关S闭合时,金属棒从倾斜轨道顶端静止释放,已知金属棒到达倾斜轨道底端前已达最大速度,当金属棒刚滑到倾斜导轨底端时断开开关S,(不考虑金属棒MN经过接点C1、C2处和棒与B1、B2处弹性挡板碰撞时的机械能损失,整个运动过程中金属棒始终保持水平,水平导轨与金属棒MN之间的动摩擦因数为µ=0.1,g=10m/s2)。求:

(1)开关闭合时金属棒滑到倾斜轨道底端时的速度;
(2)金属棒MN在倾斜导轨上运动的过程中,电阻R0上产生的热量Q;
(3)当金属棒第三次经过A1A2时对轨道的压力。

“阆中熊猫乐园”位于四川省阆中市江南镇锦屏山南麓,与阆中古城隔江相望,是川东北地区第一家大型的游乐性主题公园,园内有一种大型游戏机叫“跳楼机”。参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面34m高处,然后由静止释放.为研究方便,认为座椅沿轨道做自由落体运动1s后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面4m高处时速度刚好减小到零。然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落,将游客送回地面。(取g=10m/s2)求:
(1)座椅在自由下落结束时刻的速度是多大?(2)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍?

(改编)电偏转和磁偏转技术在科学上有着广泛的应用,如图所示的装置中,AB、CD间的区域有沿竖直向上的匀强电场,在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向外.一带正电粒子自O点以水平初速度v0正对P点进入该电场后,从M点飞离CD边界时速度为2v0,再经磁场偏转后又由N点垂直于CD边界回到电场区域,并恰好能返回O点.已知OP间距为d,粒子质量为m,电量为q,粒子自身重力忽略不计.试求:

(1)P、M两点间的距离h和M点速度与O点速度夹角θ的正切;
(2)带电粒子返回O点时的速度大小v2
(3)磁感强度B的大小和圆形有界匀强磁场区域的面积S.

如图所示,一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C(重力不计),从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的
偏转角θ=30º,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。已知偏转电场中金属板长L=20cm,两板间距d="17." 3cm。(注意:计算中取1.73)求:

(1)带电微粒进入偏转电场时的速率v1
(2)偏转电场中两金属板间的电压U2
(3)为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少多大?

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