如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有沿-y方向的匀强电场,在第四象限内有垂直于平面向外的匀强磁场。现有一质量为m,带电量为-q的粒子(重力不计)以初速度v0沿-x方向从坐标为(3L、L)的P点开始运动,接着进入磁场,最后由坐标原点射出,射出时速度方向与y轴方间夹角为45º,求: 粒子从O点射出时的速度v和电场强度E; 粒子从P点运动到O点过程所用的时间。
在如图所示的电路中,电源电动势E=6.0V,内阻r=2Ω,定值电阻R1= R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω,电容器的电容C=100μF,电容器原来不带电。求:(1)闭合开关S后,电路稳定时,流过R3的电流大小I3;(2)闭合开关S后,直至电路稳定过程中流过R4的总电荷量Q.
如图,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。(1)如图1,若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻,导体棒在拉力F的作用下以速度v沿轨道做匀速运动。请通过公式推导证明:在任意一段时间Δt内,拉力F所做的功与电路获取的电能相等。(2)如图2,若轨道左端接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值未知的电阻。闭合开关S,导体棒从静止开始运动,经过一段时间后,导体棒达到最大速度vm,求此时电源的输出功率。(3)如图3,若轨道左端接一电容器,电容器的电容为C,导体棒在水平拉力的作用下从静止开始向右运动。电容器两极板电势差随时间变化的图象如图4所示,已知t1时刻电容器两极板间的电势差为U1。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。
如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,即F=-kx,其中k是由系统本身特性决定的线性回复力常数,那么质点的运动就是简谐运动。(1)图1所示为一理想单摆,摆球的质量为m,摆长为L。重力加速度为g。请通过计算说明该单摆做简谐运动的线性回复力常数k=?(2)单摆做简谐运动的过程中,由于偏角很小,因此可以认为摆球沿水平直线运动。如图2所示,质量为m的摆球在回复力F=-kx作用下沿水平的x轴做简谐运动,若振幅为A,在平衡位置O点的速度为vm,试证明:。(3)如图3所示,两个相同的理想单摆均悬挂在P点。将B球向左拉开很小的一段距离由静止释放,B球沿水平的x轴运动,在平衡位置O点与静止的C球发生对心碰撞,碰撞后B、C粘在一起向右运动。已知摆球的质量为m,摆长为L。释放B球时的位置到O点的距离为d。重力加速度为g。求B、C碰撞后它们沿x轴正方向运动的最大距离。
一小孩自己不会荡秋千。爸爸让他坐在秋千板上,将小孩和秋千板一起拉到某一高度,此时绳子与竖直方向的偏角为37°,然后由静止释放。已知小孩的质量为25kg,小孩在最低点时离系绳子的横梁2.5m。重力加速度g=10m/s2。,。忽略秋千的质量,可把小孩看做质点。(1)假设小孩和秋千受到的阻力可以忽略,当摆到最低点时,求:a.小孩的速度大小;b.秋千对小孩作用力的大小。(2)假设小孩和秋千受到的平均阻力是小孩重力的0.1倍,求从小孩被释放到停止经过的总路程。
在如图所示的电路中,电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表的电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱。(1)用一条导线把A、B直接连起来,此时,应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?(2)调至满偏后保持R1的值不变, 在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2,电流表的读数是多少?(3)调至满偏后保持R1的值不变,在A、B间接入一个未知的定值电阻Rx,电流表的读数为Ix,请写出Ix随Rx变化的数学表达式。