如图所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆与半径为R的圆周交于B、C两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B点为AC的中点,C点位于圆周的最低点。现有一质量为m、电荷量为-q、套在杆上的带负电荷小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑。已知重力加速度为g,A点距过C点的水平面的竖直高度为3R,小球滑到B点时的速度大小为。求:小球滑至C点时的速度的大小;A、B两点间的电势差;若以C点作为参考点(零电势点),试确定A点的电势.
宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用.现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆轨道运行.设每个星体的质量均为m,引力常量为G.(1)试求第一种形式下,星体运动的线速度大小和周期;(2)假设两种形式星体的运动周期相同,第二种形式下星体之间的距离应为多少?
如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线的夹角θ=30°,一条长为l的绳,一端固定在圆锥体的顶点O,另一端系一个质量为m的小球(视作质点),小球以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动,则(1)当v1=时,绳对小球的拉力多大?(2)当v2=时,绳对小球的拉力多大?
在民航业内,一直有“黑色10分钟”的说法,即从全球已发生的飞机事故统计数据来看,大多数的航班事故发生在飞机起飞阶段的3分钟和着陆阶段的7分钟。飞机安全事故虽然可怕,但只要沉着冷静,充分利用逃生设备,逃生成功概率相当高,飞机失事后的90秒内是逃生的黄金时间。如图为飞机逃生用的充气滑梯,滑梯可视为理想斜面,已知斜面长L=8m,斜面倾斜角θ=37°,人下滑时与充气滑梯间动摩擦因素为=0.5。不计空气阻力,g=10m/s2,Sin37°=0.6,cos37°=0.8, 求:(1)旅客从静止开始由滑梯顶端滑到底端逃生,需要多长时间?(2)一旅客若以V0=4.0m/s的初速度抱头从舱门处水平逃生,当他落到充气滑梯上后没有反弹,由于有能量损失,结果他以v=4.0m/s的速度开始沿着滑梯加速下滑。该旅客以这种方式逃生与(1)问中逃生方式相比,节约了多长时间?
(14分)如图(甲)所示,水平放置的平行金属板A、B,两板的中央各有一小孔O1、O2,板间距离为d,开关S接1.当t=0时,在a、b两端加上如图(乙)所示的电压,同时在c、d两端加上如图(丙)所示的电压.此时,一质量为m的带负电微粒P恰好静止于两孔连线的中点处(P、O1、O2在同一竖直线上).重力加速度为g,不计空气阻力.(1)若在时刻将开关S从1扳到2,当时,求微粒P的加速度大小和方向;(2)若要使微粒P以最大的动能从A板中的O1小孔射出,问在到t=T之间的哪个时刻,把开关S从1扳到2,的周期T至少为多少?
如图所示,一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C(重力不计),从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转角θ=30º,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。已知偏转电场中金属板长L=20cm,两板间距d=17.3cm.(注意:计算中 取1.73)求: (1)带电微粒进入偏转电场时的速率; (2)偏转电场中两金属板间的电压U2; (3)为使带电微粒在磁场中的运动时间最长,B的取值满足怎样的条件?