用磁场可以约束带电离子的轨迹,如图所示,宽d=2cm的有界匀强磁场的横向范围足够大,磁感应强度方向垂直纸面向里,B=1T。现有一束带正电的粒子从O点以v=2×106 m/s的速度沿纸面垂直边界进入磁场。粒子的电荷量q=1.6×10-19C,质量m=3.2×10-27kg。求:(1)粒子在磁场中运动的轨道半径r和运动时间t是多大?(2)粒子保持原有速度,又不从磁场上边界射出,则磁感应强度最小为多大?
如图,三个质量相同的滑块 A 、 B 、 C ,间隔相等地静置于同一水平轨道上。现给滑块 A 向右的初速度 v 0 ,一段时间后 A 与 B 发生碰撞,碰后 AB 分别以 1 8 v 0 、 3 4 v 0 的速度向右运动, B 再与 C 发生碰撞,碰后 B 、 C 粘在一起向右运动。滑块 A 、 B 与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间极短。求 B 、 C 碰后瞬间共同速度的大小。
扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象;如图,截面积为 S 的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为 300 K ,压强为大气压强 P 0 。当封闭气体温度上升至 303 K 时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部压强立即减为 P 0 ,温度仍为 303 K 。再经过一段时间,内部气体温度恢复到 300 K 。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求:
(ⅰ)当温度上升到 303 K 且尚未放气时,封闭气体的压强;
(ⅱ)当温度恢复到 300 K 时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。
如图所示,直径分别为 D 和 2 D 的同心圆处于同一竖直面内, O 为圆心, G H 为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域(Ⅰ区)和小圆内部(Ⅱ区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场,上极板开有一小孔。一质量为 m ,电量为 + q 的粒子由小孔下方 d / 2 处静止释放,加速后粒子以竖直向上的速度 v 射出电场,由点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。
(1)求极板间电场强度的大小;
(2)若粒子运动轨迹与小圆相切,求区磁感应强度的大小;
(3)若Ⅰ区,Ⅱ区磁感应强度的大小分别为 2 m v / q D , 4 m v / q D ,粒子运动一段时间后再次经过 H 点,求这段时间粒子运动的路程。
如图甲所示,物块与质量为 m 的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上,小球与右侧滑轮的距离为 l 。开始时物块和小球均静止,将此时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加一始终垂直于 l 段细绳的力,将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成 60 ° 角,如图乙所示,此时传感装置的示数为初始值的1.25倍;再将小球由静止释放,当运动至最低位置时,传感装置的示数为初始值的0.6倍.不计滑轮的大小和摩擦,重力加速度的大小为 g 。求:
(1)物块的质量; (2)从释放到运动至最低位置的过程中,小球克服阻力所做的功。
如图所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径 R = 0 . 5 m ,物块 A 以 v 0 = 6 m / s 的速度滑入圆轨道,滑过最高点 Q ,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上 P 处静止的物块 B 碰撞,碰后粘在一起运动, P 点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为 L = 0 . 1 m ,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为 μ = 0 . 1 , A 、 B 的质量均为 m = 1 k g (重力加速度 g 取 10 m / s 2 ; A 、 B 视为质点,碰撞时间极短)。
⑴求 A 滑过Q点时的速度大小 v 和受到的弹力大小 F ;
⑵若碰后 A B 最终停止在第 k 个粗糙段上,求 k 的数值;
⑶求碰后 A B 滑至第 n 个 ( n < k ) 光滑段上的速度 v n 与 n 的关系式。