一半径R=0.6m的金属圆筒有一圈细窄缝,形状如图所示。圆筒右侧与一个垂直纸面向里的有界匀强磁场相切于P,圆筒接地,圆心O处接正极,正极与圆筒之间的电场类似于正点电荷的电场,正极与圆筒之间电势差U可调。正极附近放有一粒子源(粒子源与正极O间距离忽略不计)能沿纸面向四周释放比荷q/m=1.5×l05C/kg的带正电粒子(粒子的初速度、重力均不计)。带电粒子经电场加速后从缝中射出进入磁场,已知磁场宽度d=0.4m,磁感应强度B=0.25T。
(1)若U=750V,求:①粒子达到细缝处的速度;②若有一粒子在磁场中运动的时间最短,求此粒子飞出磁场时与右边界的夹角大小。
(2)只要电势差U在合适的范围内变化,总有从向沿某一方向射出粒子经过磁场后又回到O处,求电势差U合适的范围。
如图所示,为车站使用的水平传送带装置模型,绷紧的传送带水平部分AB的长度L=5m,并以v=2m/s的速度向右运动。现将一个可视为质点的旅行包轻轻地无初速地放在传送带的A端,已知旅行包与皮带之间的动摩擦因数μ=0.2,g=10m/s2。求:
(1)旅行包在传送带上从A端运动到B端所用的时间t;
(2)旅行包在传送带上相对滑动时留下的痕迹的长度s。
如图所示,一质量为m=100kg的箱子静止在水平面上,与水平面间的动摩擦因素为μ=0.5。现对箱子施加一个与水平方向成θ=37°角的拉力,经t1=10s后撤去拉力,又经t2=1s箱子停下来。sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2。求:
(1)拉力F大小;
(2)箱子在水平面上滑行的位移x。
如图所示,一个底面粗糙、质量为M的劈放在粗糙的水平面上,劈的斜面光滑且与水平面成θ=30°角;现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球,小球放在斜面上,小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为θ=30°,试求绳子对小球拉力FT和地面对劈的摩擦力Ff。
在如图所示的电路中,两平行正对金属板A、B水平放置,两板间的距离d=4.0cm。电源电动势E=400V,内电阻r=20Ω,电阻R1=1980Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球(可视为质点)从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间,小球恰好能到达A板。若小球所带电荷量q=1.0×10-7C,质量m=2.0×10-4kg,不考虑空气阻力,忽略射入小球对电路的影响,取g=10m/s2。求:
(1)A、B两金属板间的电压的大小U;
(2)滑动变阻器消耗的电功率P滑;
(3)电源的效率η;
(4)电源的最大输出功率。
如图所示电路中,电源电动势E=10V,内阻r=2Ω,电阻R1=12Ω,小灯泡L标有“6V 3W”。设灯丝的电阻不随温度变化,试求:
(1)开关S闭合后,电流表和电压表的示数;
(2)在电路中与R1并联一个定值电阻R2后,路端电压变为6V,求R2的大小。