如图所示,在光滑水平面上有质量均为m的两辆小车A和B,A车上表面光滑水平、其上表面左端有一质量为M的小物块C(可看作质点).B车上表面是一个光滑的圆弧槽,圆弧槽底端的切线与A的上表面相平.现在A和C以共同速度v0冲向静止的B车,A、B碰后粘合在一起,之后物块C滑离A,恰好能到达B的圆弧槽的最高点.已知M=2m,v0=4.0m/s,取g=10m/s2.求圆弧槽的半径R.
(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即, 是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量的表达式。已知引力常量为G,太阳的质量为M太。(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立。经测定月地距离为3.84×108m,月球绕地球运动的周期为2.36×106s,试计算地球的质量M地。(G=6.67×10-11N·m2/kg2,结果保留一位有效数字)
(14分) 如图所示,足够长的两根相距为0.5m的平行光滑导轨竖直放置,导轨电阻不计,磁感应强度B为0.8T的匀强磁场的方向垂直于导轨平面。两根质量均为0.04kg、电阻均为0.5Ω的可动金属棒和都与导轨始终接触良好,导轨下端连接阻值为1Ω的电阻R,金属棒用一根细绳拉住,细绳允许承受的最大拉力为0.64N。现让棒从静止开始落下,直至细绳刚被拉断时,此过程中电阻R上产生的热量为0.2J,(g=10m/s2)求:(1)此过程中棒和棒产生的热量和;(2)细绳被拉断瞬时,棒的速度。(3)细绳刚要被拉断时,棒下落的高度。
如图所示,水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m,a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C,b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力),从贴近a板的左端以v0 =1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场,刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场,最后粒子回到b板的Q处(图中未画出).求P、Q之间的距离L.
一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,矩形区域的左边界ad宽为L,现从ad中点O垂直于磁场射入一带电粒子,速度大小为v0方向与ad边夹角为30°,如图所示。已知粒子的电荷量为q,质量为m(重力不计)。 (1)若粒子带负电,且恰能从d点射出磁场,求v0的大小;
(2)若粒子带正电,使粒子能从ab边射出磁场,求v0的取值范围以及在该范围内粒子在磁场中运动时间t的范围。
如图所示,一个100匝的圆形线圈(图中只画了2匝),面积为200cm2,线圈的电阻为1Ω,在线圈外接一个阻值为4Ω的电阻和一个理想电压表。线圈放入方向垂直线圈平面指向纸内的匀强磁场中,磁感强度随时间变化规律如B-t图所示,求:(1)t=3s时穿过线圈的磁通量。(2)t=5s时,电压表的读数。