如图所示,在竖直平面内,由倾斜轨道AB、水平轨道BC和半圆形轨道CD连接而成的光滑轨道,AB与BC的连接处是半径很小的圆弧,BC与CD相切,圆形轨道CD的半径为R。质量为m的小物块从倾斜轨道上距水平面高为h=3R处由静止开始下滑。求:
(1)小物块通过B点时速度vB的大小;
(2)试通过计算说明,小物块能否通过圆形轨道的最高点D。
如图所示,竖直放置的正对平行金属板长,板间距离也为
,两板间有场强为
的匀强电场(电场仅限于两板之间),右极板的下端刚好处在一有界匀强磁场的
边界(虚线所示)上,该边界与水平成45°夹角,边界线以右有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为
、电量为
的电子在左侧金属板的中
点从静止开始,在电场力作用下加速向右运动,穿过
右极板中心小孔后,进入匀强磁场。求:
(1)从电子开始运动到进入匀强磁场所需的时间;
(2)匀强磁场的磁感应强度应满足什么条件,才能
保证电子从磁场出来后,还能穿越正对平行金属
板间的电场区域。
位于绝缘水平面上的宽度为L=1m的U形金属导轨,左端串接一电阻R=7.5Ω,金属导轨在外力控制下始终以速度v1=2m/s向右匀速运动,导轨电阻不计。如图所示,虚线PQ右侧区域有重直水平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=1T。由于导轨足够长,电阻R始终未进入磁场区域。一质量为m=0.1kg,电阻r=0.5Ω,长度也是L的金属棒,自PQ处以水平向右的初速度v2=4m/s滑上金属导轨,金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.2,且运动过程中始终与导轨垂直接触。金属棒滑上导轨后,经t=0.2s,速度恰好与导轨速度相同,此过程中因摩擦产生热量Q=0.08J。之后,金属棒继续运动,当其速度刚好稳定时,金属棒的总位移s=1.74m。重力加速度g=10m/s2,求:(1)金属棒最终稳定时速度的大小;
(2)当金属棒速度v=3.2m/s时加速度的大小;
(3)自金属棒滑上导轨至刚好稳定时整个电路中消耗的电能。
直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火,悬挂着500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ1=45°。直升机取水后飞往火场,加速度沿水平方向,大小稳定在a=1.5m/s2时,悬索与竖直方向的夹角θ2=14°。如果空气阻力大小不变,且忽略悬索的质量,试求水箱中水的质量M。(取重力加速度g=10m/s2;tan14°≈0.25;)
在平面内,第Ⅲ象限的直线
是电场与磁场的边界,
与
轴负方向成
角.在
且
的左侧空间存在着沿
轴负方向的匀强电场
,场强大小
,在
且
的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场
,磁感应强度大小为
,如图所示.一不计重力的带负电微粒,从坐标原点O沿
轴负方向以
的初速度进入磁场,已知微粒的电荷量
,质量为
,
求:
(1)带电微粒第一次经过磁场边界的位置坐标.
(2)带电微粒由坐标原点释放到最终离开电、磁场区域所用的时间.
(3)带电微粒最终离开电、磁场区域的位置坐标.
如图所示,一平直绝缘斜面足够长,与水平面的夹角为θ;空间存在着磁感应强度大小为B,宽度为L的匀强磁场区域,磁场方向垂直斜面向下;一个质量为m、电阻为R、边长为a的正方形金属线框沿斜面向上滑动,线框向上滑动离开磁场时的速度刚好是刚进入磁场时速度的1/4,离开磁场后线框能沿斜面继续滑行一段距离,然后沿斜面滑下并匀速进入磁场.已知正方形线框与斜面之间的动摩擦因数为μ.求:
(1)线框沿斜面下滑过程中匀速进入磁场时的速度v2.
(2)线框在沿斜面上滑阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q.