在某星球表面,竖直平面内的光滑轨道由倾斜轨道AB和圆弧轨道BC组成。一宇航员登陆后做了如下实验:将质量m=0.2kg的小球,在轨道AB上距水平面高H处由静止释放,用压力传感器测出小球经过圆弧轨道最高点C点时对轨道的压力F。改变H的大小,可测出相应的F大小,作出F随H的变化关系如图2所示,不考虑空气阻力,设小球经过B点前后速率不变,求该星球表面的重力加速度.
如图所示,圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平底面上,轨道半径 R , MN 为直径且与水平面垂直,直径略小于圆管内径的小球 A 以某速度冲进轨道,到达半圆轨道最高点 M 时与静止于该处的质量为与 A 相同的小球 B 发生碰撞,碰后两球粘在一起飞出轨道,落地点距 N 为 2R 。重力加速度为 g ,忽略圆管内径,空气阻力及各处摩擦均不计,求 (1)粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间 t ; (2) 小球 A 冲进轨道时速度 v 的大小。
某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动,如图所示,材料表面上方矩形区域 PP`N`N 充满竖直向下的匀强电场,电场宽为 d ;矩形区域 NN`M`M 充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B ,长为3 s ,宽为 s ; NN` 为磁场与电场之间的薄隔离层。一个电荷量为 e 、质量为 m 、初速为零的电子,从 P 点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场,电子每次穿越隔离层,时间极短、运动方向不变,其动能损失是每次穿越前动能的10%,最后电子仅能从磁场边界 M`N` 飞出。不计电子所受重力。 (1)控制电子在材料表面上方运动,最大的电场强度为多少? (2)若电子以上述最大电场加速,经多长时间将第三次穿越隔离层? (3) A 是 M`N` 的中点,若要使电子在 A 、 M` 间垂直于 AM` 飞出,求电子在磁场区域中运动的时间。
如图所示,静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列,质量均为 m ,人在极端的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离 L 时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离 L 时与第三车相碰,三车以共同速度又运动了距离 L 时停止。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的 k 倍,重力加速度为 g ,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用,碰撞时间很短,忽略空气阻力,求: (1)整个过程中摩擦阻力所做的总功; (2)人给第一辆车水平冲量的大小; (3)第一次与第二次碰撞系统功能损失之比。
有人设计了一种可测速的跑步机,测速原理如图所示,该机底面固定有间距为 L 、长度为 d 的平行金属电 极,电极间充满磁感应强度为 B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且接有电压表和电阻 R 。绝缘橡胶带上镀有间距为 d 的平行细金属条,磁场中始终仅有一根金属条,且与电极接触良好,不计金属电阻。若橡胶带匀速运动时,电压表读数为 U ,求:
(1)橡胶带匀速运动的速率。
(2)电阻 R 消耗的电功率。
(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。
如图,在区域 I (0≤x≤d) 和区域 II(d≤x≤2d) 内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小分别为 B 和2 B ,方向相反,且都垂直于 Oxy 平面。一质量为 m 、带电荷量 q(q>0) 的粒子 a 于某时刻从 y 轴上的 P 点射入区域 I ,其速度方向沿 x 轴正向。已知 a 在离开区域 I 时,速度方向与 x 轴正方向的夹角为30°;因此,另一质量和电荷量均与 a 相同的粒子 b 也从 p 点沿 x 轴正向射入区域 I ,其速度大小是 a 的1/3。不计重力和两粒子之间的相互作用力。求 (1)粒子 a 射入区域 I 时速度的大小;
(2)当 a 离开区域 II 时, a、b 两粒子的 y 坐标之差。