如图所示,PN和MQ两板平行且板间存在垂直纸面向里的匀强磁场,两板间距离及PN和MQ长均为d,一带正电的质子从PN板的正中间O点以速度v0垂直射入磁场,为使质子能射出两板间,试求磁感应强度B的大小.已知质子带电荷量为e,质量为m.
如图所示,空间中直线PQ以上存在磁感强度为4B的匀强磁场,PQ以下存在着磁感强度为B的匀强磁场,磁场方向均垂直纸面向里,厚度不计的平行绝缘板EF、GH间距为d,垂直于PQ放置,有一个质量为m的带电粒子,电量为q,从EF的中间小孔M点射出,速度与水平方向成30o角,直接到达PQ边界并垂直边界射入上部磁场,轨迹如图所示,以后的运动过程中,经一段时间后,粒子恰好能从GH板的小孔N点穿出,(粒子重力不计)
求:(1)粒子从M点出发的初速度v;
(2)粒子从M点出发,到达N点后用时间
(3)若粒子出发条件不变,EF板不动,将GH板从原点位置向右平移,若仍需让粒子穿过N点,则GH到EF的垂直距离x应满足什么条件?(用d来表示x)
如图所示,光滑的圆弧轨道与倾角为θ=37°的斜面相切于B点,圆弧轨道的半径为R=1m,质量为M=2kg的物块甲在斜面上A点由静止释放,物块甲与斜面的动摩擦因数为μ=0.25,AB间距离为s=4m,当甲运动到C点时,恰好与迎面过来的质量m=0.5kg的乙相碰,碰后两者粘在一起,向左运动,恰好能到达圆弧轨道的最高点D点,(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)求:
(1)物块甲与物块乙相碰前的速度v1;
(2)物块甲和乙碰撞后的一瞬间,它们对圆弧轨道最低点C的压力之和;
(3)两物块从D点抛出后,落到斜面上所用的时间.
(17分)如图甲所示,在光滑绝缘水平桌面内建立xoy坐标系,在第Ⅱ象限内有平行于桌面的匀强电场,场强方向与x轴负方向的夹角θ=45°。在第Ⅲ象限垂直于桌面放置两块相互平行的平板C1、C2,两板间距为d1=0.6m,板间有竖直向上的匀强磁场,两板右端在y轴上,板C1与x轴重合,在其左端紧贴桌面有一小孔M,小孔M离坐标原点O的距离为l1=0.72m。在第Ⅳ象限垂直于x 轴放置一竖直平板C3,垂足为Q,Q、O相距d2=0.18m,板C3长l2=0.6m。现将一带负电的小球从桌面上的P点以初速度垂直于电场方向射出,刚好垂直于x轴穿过C1板上的M孔,进入磁场区域。已知小球可视为质点,小球的比荷
,P点与小孔M在垂直于电场方向上的距离为
,不考虑空气阻力。求:
(1)匀强电场的场强大小;
(2)要使带电小球无碰撞地穿出磁场并打到平板C3上,求磁感应强度B的取值范围;
(3)以小球从M点进入磁场开始计时,磁场的磁感应强度随时间呈周期性变化,如图乙所示,则小球能否打在平板C3上?若能,求出所打位置到Q点距离;若不能,求出其轨迹与平板C3间的最短距离。 (,计算结果保留两位小数)
如图所示,两平行金属导轨轨道MN、MʹNʹ间距为L,其中MO和MʹOʹ段与金属杆间的动摩擦因数μ=0.4,ON和OʹNʹ段光滑且足够长,两轨道的交接处由很小的圆弧平滑连接,导轨电阻不计,左侧接一阻值为R的电阻和电流传感器,轨道平面与水平面的夹角分别为α=53°和β=37°。区域PQPʹQʹ内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场宽度为d,PPʹ的高度为h2=0.3m,。现开启电流传感器,同时让质量为m、电阻为r的金属杆ab自高h1=1.5m处由静止释放,金属杆与导轨垂直且保持接触良好,电流传感器测得初始一段时间内的I t(电流与时间关系)图象如图乙所示(图中I0为已知)。求:
(1)金属杆第一次进入磁场区域时的速度大小v1(重力加速度为g取10m/s2);
(2)匀强磁场的磁感应强度B和金属杆第二次进入磁场区域时的速度大小(此后重力加速度取g);
(3)电阻R在t1 t3时间内产生的总热能QR(用v1和其它已知条件表示)。
如图所示,倾斜轨道AB的倾角为370,CD、EF轨道水平,AB与CD通过光滑圆弧管道BC连接,CD右端与竖直光滑圆周轨道相连。小球可以从D进入该轨道,沿轨道内侧运动,从E滑出该轨道进入EF水平轨道。小球由静止从A点释放,已知AB长为5R,CD长为R,重力加速度为g,小球与斜轨AB及水平轨道CD、EF的动摩擦因数均为0.5,sin370=0.6,cos370=0.8,圆弧管道BC入口B与出口C的高度差为l.8R。求:(在运算中,根号中的数值无需算出)
(1)小球滑到斜面底端C时速度的大小。
(2)小球刚到C时对轨道的作用力。
(3)要使小球在运动过程中不脱离轨道,竖直圆周轨道的半径应该满足什么条件?