如图所示,用长为l的轻质细线将质量为m的小球悬挂于O点.小球在外力作用下静止在A处,此时细线偏离竖直的夹角为α.现撤去外力,让小球由静止释放,摆到最低点B时,细线被O点正下方的小钉子挡住,小球继续向左摆动到细线偏离竖直方向β(β<α)角时,垂直撞击挡板.此后,小球摆到右侧最高点时细线与竖直方向夹角也为β.不计空气阻力,忽略细线与钉子相互作用时的能量损失.求:
(1)小球在A处时,所受外力的最小值;
(2)小球摆到B处前瞬间的向心加速度;
(3)小球与挡板垂直撞击过程中,挡板对小球做的功.
如图所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为2L,分别带有等量的负、正电荷,在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为,电荷量为
的小球(可视为质点),在外力作用下静止在轨道的中点P处。孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道,轨道上距A板L处有一固定档板,长为L的轻弹簧左端固定在挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q。撤去外力释放带电小粒,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔后(不与金属板A接触)与薄板Q一起压缩弹簧,由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与Q接触过程中不损失机械能。小球从接触 Q开始,经历时间T0第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回。由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开Q瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与Q接触时小球电荷量的
。求:
(1)小球第一次接触Q时的速度大小;
(2)假设小球第次弹回两板间后向右运动的最远处没有到达B板,试导出小球从第
次接触 Q,到本次向右运动至最远处的时间Tn的表达式;
(3)若,且小孔右侧的轨道粗糙与带电小球间的滑动摩擦力为
,试求带电小球最终停止的位置距P点的距离。
飞机以恒定的速度V沿水平方向飞行,距地面高为H,在飞行过程中释放一枚炸弹,假设炸弹着地即刻爆炸,爆炸声向各个方向传播的速度为V0,空气阻力不计,求:
(1)释放炸弹后经多长时间飞行员可听到爆炸声。
(2)试分析飞机速度应满足什么条件时飞行员不可能听到爆炸声。
用密度为、电阻率为
、横截面积为
的薄金属条制成边长为
的闭合正方形框
。如图所示,金属方框水平放在磁极的狭缝间,方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间,其它地方的磁场忽略不计。可认为方框的
边和
边都处在磁极之间,极间磁感应强度大小为
。方框从静止开始释放,其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力)。
(1)求方框下落的最大速度(设磁场区域在数值方向足够长);
(2)当方框下落的加速度为时,求方框的发热功率
;
(3)已知方框下落时间为时,下落高度为
,其速度为
。若在同一时间
内,方框内产生的热与一恒定电流
在该框内产生的热相同,求恒定电流
的表达式。
如图所示,滑块质量为,与水平地面间的动摩擦因数为0.1,它以
初速度由
点开始向
点滑行,
,并滑上光滑的半径为
的
圆弧
,在
点正上方有一离
点高度也为
的旋转平台,沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔
、
,旋转时两孔均能达到
点的正上方。若滑块滑过
点后进入
孔,又恰能从
孔落下,则平台转动的角速度
应满足什么条件?
如图所示,水平放置的两块长直平行金属板、
相距
,
、
间的电场强度为
,
板下方整个空间存在着磁感应强度大小为
、方向垂直纸面向里的匀强磁场。今有一质量为
、电荷量为
的带正电的粒子(不计重力),从贴近
板的左端以
的初速度水平射入匀强电场,刚好从狭缝
处穿过
板而垂直进入匀强磁场,最后粒子回到
板的
处(图中未画出).求
、
之间的距离
。