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,一倾角为 的固定斜面的底端安装一弹性挡板, 、 两物块的质量分别为 和 , 静止于斜面上 处。某时刻, 以沿斜面向上的速度 与 发生弹性碰撞。 与斜面间的动摩擦因数等于 ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 与斜面间无摩擦,与挡板之间的碰撞无动能损失。两物块均可以看作质点,斜面足够长, 的速度减为零之前 不会与之发生碰撞。重力加速度大小为 。
(1)求 与 第一次碰撞后瞬间各自的速度大小 、 ;
(2)求第 次碰撞使物块 上升的高度 ;
(3)求物块 从 点上升的总高度 ;
(4)为保证在 的速度减为零之前 不会与之发生碰撞,求 点与挡板之间的最小距离 。
某型号质谱仪的工作原理如图甲所示。 、 为竖直放置的两金属板,两板间电压为 , 板为记录板,分界面 将 、 间区域分为宽度均为 的Ⅰ、Ⅱ两部分, 、 、 、 所在平面相互平行, 、 为 、 上两正对的小孔。以 、 所在直线为 轴,向右为正方向,取 轴与 板的交点 为坐标原点,以平行于 板水平向里为 轴正方向,竖直向上为 轴正方向,建立空间直角坐标系 .区域Ⅰ、Ⅱ内分别充满沿 轴正方向的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度大小、电场强度大小分别为 和 .一质量为 ,电荷量为 的粒子,从 孔飘入电场(初速度视为零),经 孔进入磁场,过 面上的 点(图中未画出)进入电场,最终打到记录板 上。不计粒子重力。
(1)求粒子在磁场中做圆周运动的半径 以及 点到 轴的距离 ;
(2)求粒子打到记录板上位置的 坐标;
(3)求粒子打到记录板上位置的 坐标(用 、 表示);
(4)如图乙所示,在记录板上得到三个点 、 、 ,若这三个点是质子 、氚核 、氦核 的位置,请写出这三个点分别对应哪个粒子(不考虑粒子间的相互作用,不要求写出推导过程)。
如图所示,一轻绳吊着粗细均匀的棒,棒下端离地面高H,上端套着一个细环,棒和环的质量均为m,相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg(k>1)。断开轻绳,棒和环自由下落。假设棒足够长,与地面发生碰撞时,触地时间极短,无动能损失.棒在整个运动过程中始终保持竖直,空气阻力不计。求:
(1)从断开轻绳到棒和环都静止,摩擦力对环及棒做的总功W.
(2)从断开轻绳到棒和环都静止,棒运动的总路程s.
如图甲所示,有一倾角为300的光滑固定斜面,斜面底端的水平面上放一质量为M的木板.开始时质量为m =1kg的滑块在水平向左的力F作用下静止在斜面上,今将水平力F变为水平向右大小不变,当滑块滑到木板上时撤去力F(假设斜面与木板连接处用小圆弧平滑连接)。此后滑块和木板在水平上运动的v-t图象如图乙所示,g=10 m/s2.求
(1)水平作用力F的大小;
(2)滑块开始下滑时的高度;
(3)木板的质量。
如图所示,长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置.将一质量为m的小球固定在管底,用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连,小物块悬挂于管口.现将小球释放,一段时间后,小物块落地静止不动,小球继续向上运动,通过管口的转向装置后做平抛运动,小球在转向过程中速率不变.(重力加速度为g)
(1)求小物块下落过程中的加速度大小;
(2)求小球从管口抛出时的速度大小;
(3)试证明小球平抛运动的水平位移总小于