(12分)如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,使质子由静止加速到能量为E后,由A孔射出,求:(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小;(2)设两D形盒间距为d,其间电压为U,电场视为匀强电场,质子每次经电场加速后能量增加,加速到上述能量所需回旋周数;(3)加速到上述能量所需时间.
如图甲所示,在竖直方向存在着两种区域:无电场区域和有理想边界的匀强电 场区域。两种区域相互间隔出现,竖直高度均为h。电场区域共有n个,水平方向足够长,每一电场区域场强的大小均为E,且E=,场强的方向均竖直向上。一个质量为m、电 荷 量 为 q 的带正电小球(看作 质点),从第一无电场区域的上边缘由静止下落,不计空气阻力。求:(1)小球刚离开第n个电场区域时的速度大小;(2)小球从开始运动到刚好离开第n个电场区域所经历的总时间;(3)若在第n个电场区域内加上水平方向的磁场,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示,已知图象中,磁感应强度变化的周期T是带电小球在磁场中作匀速圆周运动周期的2倍,问哪段时间内进入第n个电场的小球能返回到与出发点等高的位置?
(19分)如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上,一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在固定挡板C上,另一端连接一质量为m的物体A,—轻细绳通过定滑轮,一端系在物体A上,另一端有一细绳套,细绳与斜面 平行,物体A处于静止状态。现在细绳套上轻轻挂上一 个质量也为m的物体B,A将在斜面上做简谐运动。试求:(1)物体A的振幅;(2)物体A的最大速度值;(3)物体B下降到最低点时,细绳对物体B的拉力值。
(15分)质量m =2kg的滑块受到一个沿斜面方向的恒力F作用,从斜面底端开始,以初速度大小v0=3.6m/s沿着倾角为θ= 37°足够长的斜面向上运动,物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5。滑块向上滑动过程的速度-时间(v-t)图象如图所示(g= 10m/s2 ,sin370="0." 6,cos370="0." 8) 0求:(1)滑块上滑过程的加速度大小和方向;(2)该恒力F的大小和方向。
磁谱仪是测量粒子能量(即动能)的重要仪器。磁谱仪的工作原理如图所示,放射源S发出质量为m、电量为q的粒子沿垂直磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,被限束光栏Q限制在的小角度内,入射的粒子经磁场偏转后打到与束光栏平行的感光片P上,形成宽度为Δx的光带。试求入射粒子的能量。(重力影响不计)
如图,一个质量为0.6kg的小球以某一初速度从P点水平抛出,恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力,进入圆弧时无机械能损失)。已知圆弧的半径R=0.3m,,小球到达A点时的速度 v="4" m/s 。取g ="10" m/s2,求:(1)小球做平抛运动的初速度v0(2)P点与A点的高度差;(3)小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力。