如图所示,在空间建立O﹣xyz坐标系,水平向右为x轴正方向,竖直向上为y轴正方向,垂直纸面向外为z轴的正方向(图中未画出).一个放射源放在x轴上A点(﹣2a,0),它能持续放出质量为m,带电量为+q,速度大小为v0的粒子,粒子射出方向与x轴夹角可调节,在第二象限区域外加场的作用下,粒子射出后总由y轴上C点(0,3a,0)以垂直于y轴的方向射入第一象限.而在y轴右侧相距为a处有与x轴垂直的足够大光屏PQ,y轴和光屏PQ间同时存在垂直纸面向外、大小为E0的匀强电场以及大小为B0=
的匀强磁场,不计粒子的重力.
(1)若在第二象限整个区域仅存在沿﹣y轴方向的匀强电场,求该电场的场强E;
(2)若在第二象限整个区域仅存在垂直纸面的匀强磁场,求磁感应强度B;
(3)在上述两种情况下,粒子最终打在光屏上的位置坐标.
有一个长L=4m、倾角为θ=370的斜面,底端有一垂直斜面的挡板。有一质量m=1kg的小物块从顶端A由静止沿斜面下滑,碰到挡板时的速度v=4m/s。若小物块从顶端A由静止沿斜面下滑到某点B(图中未标出)时,对其施加一平行于斜面向上的恒力F=10N,使小物块恰好不撞到挡板上。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)物块A与斜面间的动摩擦因数;
(2)B点到挡板的距离。
如图所示,劲度系数为k=40.0N/m的轻质水平弹簧左端固定在壁上,右端系一质量M=3.0kg的小物块A,A的右边系一轻细线,细线绕过轻质光滑的滑轮后与轻挂钩相连,小物块A放在足够长的桌面上,它与桌面的滑动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。滑轮以左的轻绳处于水平静止状态,弹簧的长度为自然长度。现将一质量m=2.0kg的物体B轻挂在钩上,然后松手,在此后的整个运动过程中,求:
(1)小物块A速度达到最大时的位置;
(2)弹簧弹性势能的最大值;
(3)小物块A克服摩擦力所做的功。
1897年汤姆孙发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907~1916年密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍,于是称这数值e为基本电荷。
如图所示,完全相同的两块金属板正对着水平放置,板间距离为d。当质量为m的微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电压时,可以观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为t1;当两板间加电压U(上极板的电势高)时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间t2内运动的距离与在时间t1内运动的距离相等。忽略空气浮力,重力加速度为g。
(1)判断上述油滴的电性,要求说明理由;
(2)求上述油滴所带的电荷量Q;
(3)在极板间照射X射线可以改变油滴的带电量。再采用上述方法测量油滴的电荷量。如此重复操作,测量出油滴的电荷量Qi,如下表所示。如果存在基本电荷,那么油滴所带的电荷量Qj应为某一最小单位的整数倍,油滴电荷量的最大公约数(或油滴带电量之差的最大公约数)即为基本电荷e。请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e (保留3位有效数字)。
实验次序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
电荷量Qi(10-18C) |
0.95 |
1.10 |
1.41 |
1.57 |
2.02 |
如图所示,两根电阻不计、相距L且足够长的平行光滑导轨与水平面成 θ 角,导轨处在磁感应强度B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上,导轨下端连接阻值为R的电阻。现让一质量为m,电阻也为R、与导轨接触良好的水平金属棒ab从静止开始下滑,ab下滑距离s后开始匀速运动,重力加速度为g。求:
(1)ab棒匀速下滑时速度v的大小;
(2)ab棒从静止至开始匀速下滑的过程中,ab棒上产生的热量。
如图所示,一质量m=0.4kg的小物块,以v0=2m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离L=10m。已知斜面倾角θ=30o,物块与斜面之间的动摩擦因数。重力加速度g取10 m/s2.
(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。
(2)拉力F与斜面的夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?