如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界,一束电子(电量为e,质量为m,重力不计)由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B,磁场边界宽度为d,电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°。求:
(1)电子在磁场中运动的时间t;
(2)若改变PQ间的电势差,使电子刚好不能从边界Ⅲ射出,则此时PQ间的电势差U是多少?
如图所示,一根轻质弹簧左端固定在水平桌面上,右端放一个可视为质点的小物块,小物块的质量为m=1.0 kg,当弹簧处于原长时,小物块静止于O点,现对小物块施加一个外力,使它缓慢移动,压缩弹簧(压缩量为x=0.1 m)至A点,在这一过程中,所用外力与弹簧压缩量的关系如图所示。然后释放小物块,让小物块沿桌面运动,已知O点至桌边B点的距离为L=2x。水平桌面的高为h=5.0 m,计算时,可取滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力。(g取10 m/s2)
求:(1)压缩弹簧过程中,弹簧存贮的最大弹性势能;
(2)小物块到达桌边B点时速度的大小;
(3)小物块落地点与桌边B的水平距离。
如图所示,竖直平面内轨道ABCD的质量M=0.4kg,放在光滑水平面上,其中AB段是半径为R=0.4m的光滑四分之一圆弧,在B点与水平轨道BD相切,水平轨道的BC段粗糙,动摩擦因数μ=0.4,长L=3.5m,CD段光滑,D端连一轻弹簧,现有一质量m=0.1kg的小物体(可视为质点)在距A点高为H=3.6m处由静止自由落下,恰沿A点滑入圆弧轨道(),求:
①ABCD轨道在水平面上运动的最大速率;
②小物体第一次演轨道返回A点时的速度大小。
过去已知材料的折射率都为正值(n>0),现针对某些电磁波设计的人工材料,其折射率都为负值(n<0),称为负折射率材料,电磁波从空气射入这类材料时,折射定律和电磁波传播规律仍然不变,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。现空气中有一上下表面平行厚度为d=30cm,折射率n=-1.732的负折射率材料,一束电磁波从其上表面以入射角i=60°射入,从下表面射出,
①请画出电磁波穿过该材料的示意图;
②求电磁波穿过该材料所用的时间。
如图所示,一圆柱形绝热气缸竖直放置,通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体,活塞的质量为m,横截面积为S,与容器底部相距h,现通过电热丝缓慢加热气体,当气体的温度为时活塞上升了h,已知大气压强为
,重力加速度为g,不计活塞与气缸间的摩擦,
①求温度为时气体的压强;
②现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加沙粒,当添加沙粒的质量时,活塞恰好好回到原来位置,求此时气体的温度。
如图所示,空间中存在范围足够大匀强电场和匀强磁场,电场方向沿y轴正方向,磁场方向垂直于xy平面(纸面)向外,电场和磁场都可以随意加上或撤除,重新加上的电场或撤除与撤除前的一样。一带正电荷的粒子(不计重力)从坐标原点以初速度沿x轴正方向射入,若同时存在电场和磁场,粒子恰好做直线运动,若只有磁场,粒子将做半径为R的匀速圆周运动;现在只加电场,粒子从O点开始运动,当粒子第一次通过x=R平面(图中虚线所示)时,立即撤除电场同时加上磁场,粒子继续运动,求:
(1)粒子第一次通过x=P平面(图中虚线所示)时的速度。
(2)粒子从O点运动到第二次通过x=R平面(图中虚线所示)时所用的时间;
(3)粒子第二次通过x=R平面(图中虚线所示)时的位置坐标。