在香港海洋公园的游乐场中,有一台大型游戏机叫“跳楼机”.参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放.座椅沿轨道自由下落一段时间后,开始受到压缩空气提供的恒定阻力而紧接着做匀减速运动,下落到离地面4.0 m高处速度刚好减小到零,下落全过程经历的时间是6 s.
求:(1)座椅被释放后自由下落的高度有多高?
(2)在匀减速运动阶段,座椅和游客的加速度大小是多少?(取g=10 m/s2)
(12分) 回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场,D形盒中央为质子流,D形盒的交流电压为U,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径为R,磁场的磁感应强度为B,质子质量为m.电荷量为q,求:
(1)交流电源的频率是多少.
(2)质子经回旋加速器最后得到的最大动能多大;
(3)质子在D型盒内运动的总时间t(狭缝宽度远小于R,质子在狭缝中运动时间不计)
如图所示,竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域,场强E=3×104N/C.在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=5×10-3kg的带电小球,静止时小球偏离竖直方向的夹角θ=60°(g取).试求:
(1)小球的电性和电荷量;
(2)悬线的拉力;
(3)若小球静止时离右板d=5×10-2 m,剪断悬线后,小球经多少时间碰到右极板.(不计空气阻力)
在倾角θ=30°的绝缘斜面上,固定一光滑金属框,宽l=0.5 m,接入电动势E=6 V、内阻r=0.5Ω的电池.垂直框面放置一根质量m=0.2kg的金属棒ab,金属棒接入电路的电阻R0 的阻值为0.2Ω,整个装置放在磁感应强度B=1.0T方向垂直框面向上的匀强磁场中,调节滑动变阻器R的阻值使金属棒静止在框架上如图所示.(框架的电阻与摩擦不计,框架与金属棒接触良好,g取10 m/s2)求
(1)金属棒受到的安培力的大小与方向
(2)通过金属棒的电流强度I的大小。
(3)滑动变阻器R接入电路的阻值。
(4)电源的输出功率P。
如图所示,在倾角为θ的光滑斜面顶端有一个小物体A自静止开始下滑,同时另一个小物体B自静止开始由斜面底端向左以恒定的加速度a沿光滑水平面运动,A滑下后沿斜面底部光滑小圆弧平稳进入水平面,且匀速向B追去,为使A能追上B,B的加速度的最大值为多大?已知小物体在光滑斜面上下滑的加速度为gsinθ.
质量为m=0.8 kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态.PA与竖直方向的夹角37°,PB沿水平方向.质量为M=10kg的木块与PB相连,静止于倾角为37°的斜面上,如图所示.(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)轻绳PB拉力的大小;
(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力大小.