如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强方向沿y轴正方向,场强大小为E。在y<0的空间中存在匀强磁场,磁场方向垂直xOy平面(纸面)向外,磁感应强度大小为B。一电量为q、质量为m、重力不计的带负电的粒子,在y轴上y=L处的P点由静止释放,然后从O点进入匀强磁场。已知粒子在y<0的空间运动时一直处于磁场区域内,求:
(1)粒子到达O点时速度大小v;
(2)粒子经过O点后第一次到达x轴上Q点(图中未画出)的横坐标x0;
(3)粒子从P点出发第一次到达x轴上Q点所用的时间t。
如图所示,竖直平面内的轨道ABCD由水平轨道AB与光滑的四分之一圆弧轨道CD组成,AB恰与圆弧CD在C点相切,轨道固定在水平面上。一个质量为m的小物块(可视为质点)从轨道的A端以初动能E冲上水平轨道AB,沿着轨道运动,由DC弧滑下后停在水平轨道AB的中点。已知水平轨道AB长为L。求:
(1)小物块与水平轨道的动摩擦因数
(2)为了保证小物块不从轨道的D端离开轨道,圆弧轨道的半径至少是多大?
(3)若圆弧轨道的半径取第(2)问计算出的最小值,增大小物块的初动能,使得小物块冲上轨道后可以达到最大高度是1.5处,试求物块的初动能并分析物块能否停在水平轨道上。如果能,将停在何处?如果不能,将以多大速度离开水平轨道?
如图所示,竖直面内有一半径为的圆形轨道,一质量为m的小球从斜轨道上的A点由静止释放,沿轨道滑下,斜轨道的倾角为α,各处的摩擦均不计。求:
(1)为使小球能完成圆周运动,释放点A距水平地面的高度h至少要为多少?
(2)让小球从h/=2处由静止下滑,小球将从圆轨道的何处脱离?
在地球某处海平面上测得物体自由下落高度h所需的时间为t,到某高山顶测得物体自由下落h同样高度所需时间增加了Δt,已知地球半径为,试求山的高度H.
如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角,球和车厢相对静止,球的质量为1 kg.(g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况。
(2)求悬线对球的拉力。
如图所示,PQ和MN是固定于水平面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好。金属棒ab、cd的质量均为m,长度均为L。两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,它们与轨道形成闭合回路。金属棒ab的电阻为2R,金属棒cd的电阻为R。整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。
(1)若保持金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直的水平恒力F作用下,沿轨道以速度v做匀速运动。试推导论证:在Δt时间内,F对金属棒cd所做的功W等于电路获得的电能E电;
(2)若先保持金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直的水平力F′(大小未知)作用下,由静止开始向右以加速度a做匀加速直线运动,水平力F′作用t0时间撤去此力,同时释放金属棒ab。求两金属棒在撤去F′后的运动过程中,
①金属棒ab中产生的热量;
②它们之间的距离改变量的最大值Dx。