如图所示,质量m1=0.1 kg,电阻R1=0.3 Ω,长度L=0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上.框架质量m2=0.2 kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数u=0.2,相距0.4 m的MM′、NN′相互平行,电阻不计且足够长.电阻R2=0.1 Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5 T.垂直于ab施加F=2 N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM′、NN′保持良好接触,当ab运动到某处时,框架恰好开始运动.设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2.
(1)求框架开始运动时ab速度v的大小;
(2)从ab开始运动到框架恰好开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1 J,求该过程ab位移x的大小.
如图所示,在xOy直角坐标平面内的区域有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度
的区域有沿
方向的匀强电场。在x轴上坐标为
的S点有一粒子源,它一次能沿纸面同时向磁场内每个方向发射一个比荷
,速率
的带正电粒子。若粒子源只发射一次,其中只有一个粒子Z恰能到达电场的右边界,不计粒子的重力和粒子间的相互作用(结果可保留根号)。求:
(1)粒子在磁场中运动的半径R;
(2)粒子Z从S发射时的速度方向与磁场左边界的夹角;
(3)第一次经过y轴的所有粒子中,位置最高的粒子P的坐标;
(4)若粒子P到达y轴瞬间电场突然反向,求粒子P到达电场右边界时的速度。
如图所示,质量为M=8kg的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F,当小车向右运动速度达 到时,在小车的右端轻轻放置一质量m=2kg的小物块,经过t1=2s的时间,小物块与小车保持相对静止。已知小物块与小车间的动摩擦因数
0.2,假设小车足够长,g取10m/s2,求:
(1)水平恒力F的大小;
(2)从小物块放到车上开始经过t=4s小物块相对地面的位移;
(3)整个过程中摩擦产生的热量。
如图所示,质量为mA=2kg的木块A静止在光滑水平面上。一质量为mB=1kg的木块B以某一初速度v0=5m/s沿水平方向向右运动,与A碰撞后都向右运动。木块A与挡板碰撞后立即反弹(设木块A与挡板碰撞过程无机械能损失)。后来木块A与B发生二次碰撞,碰后A、B同向运动,速度大小分别为0.9m/s、1.2m/s。求:
①木块A、B第一次碰撞过程中A对B的冲量大小、方向;
②木块A、B第二次碰撞过程中系统损失的机械能是多少。
直角三角形的玻璃砖ABC放置于真空中,∠B=30o,CA的延长线上S点有一点光源,发出的一条光线由D点射入玻璃砖,如图所示。光线经玻璃砖折射后垂直BC边射出,且此光束经过SD用时和在玻璃砖内的传播时间相等。己知光在真空中的传播速度为c,BD=d,∠ASD=15o。求:
①玻璃砖的折射率; ②SD两点间的距离。
为适应太空环境,去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服有一套生命系统,为航天员提供合适的温度、氧气和气压,让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1.0×105Pa,气体体积为2L,到达太空后由于外部气压低,航天服急剧膨胀,内部气体体积变为4L,使航天服达到最大体积。若航天服内气体的温度不变,将航天服视为封闭系统。
①求此时航天服内的气体压强;
②若开启航天服封闭系统向航天服内充气,使航天服内的气压恢复到9.0×104Pa,则需补充1.0×105Pa的等温气体多少升?