如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图,其主要结构有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后板使用绝缘材料,上、下板使用金属材料。图25乙是该主要结构的截面图,上、下两板与输出电压可调的高压直流电源(内电阻可忽略不计)相连。质量为m、电荷量大小为q的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场。已知A、B两极板间加速电压为U0,尘埃加速后全都获得相同的水平速度,此时单位体积内的尘埃数为n。尘埃被加速后进入矩形通道,当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和,同时尘埃被收集。通过调整高压直流电源的输出电压U可以改变收集效率η(被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值)。尘埃所受的重力、空气阻力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计。在该装置处于稳定工作状态时:
(1)求在较短的一段时间Δt内,A、B两极板间加速电场对尘埃所做的功;
(2)若所有进入通道的尘埃都被收集,求通过高压直流电源的电流;
(3)请推导出收集效率η随电压直流电源输出电压U变化的函数关系式。
如图所示,一质量为M,长为L的木板固定在光滑水平面上。一质量为m的小滑块以水平速度v0从木板的左端开始滑动,滑到木板的右端时速度恰好为零。
(1)小滑块在木板上的滑动时间;
(2)若木块不固定,其他条件不变,小滑块相对木板静止时距木板左端的距离。
如图所示,光滑1/4圆弧半径为0.8m,有一质量为1.0kg的物体自A点从静止开始下滑到B点,然后沿水平面前进4m,到达C点停止。求:
(1)滑至圆弧底端时的速度大小;
(2)物体与水平面间的动摩擦因数。.
如图所示,质量m=10 kg的物体放在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.4,g取10 m/s2,今用F=50 N的水平恒力作用于物体上,使物体由静止开始做匀加速直线运动,经时间t=8 s后,撤去F,求:
(1)力F所做的功;
(2)8 s末物体的动能;
(3)物体从开始运动直到最终静止的过程中克服摩擦力所做的功。
如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界,一束电子(电量为e,质量为m,重力不计)由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B,磁场边界宽度为d,电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°。求:
(1)电子在磁场中运动的时间t;
(2)若改变PQ间的电势差,使电子刚好不能从边界Ⅲ射出,则此时PQ间的电势差U是多少?
如图所示,匀强电场方向沿x轴的正方向,场强为E。在A(l,0)点有一个质量为m,电荷量为q的粒子,以沿y轴负方向的初速度开始运动,经过一段时间到达B(0,-2l)点。不计重力作用。求:
(1)粒子的初速度的大小。
(2)粒子到达B点时的速度v的大小及方向。