某同学在观察红蜡块的运动的实验中,使玻璃管在水平方向匀速运动时发现红蜡块的运动轨迹是曲线。于是该同学留心观察并记录运动过程中A、B、C三个位置的相关数据。如图,A到B的距离,B到C的水平距离相等,且都为20cm,A和B位置的蜡块的高度差为12cm,B和C位置蜡块的高度差为28cm,已知玻璃管水平移动的速度为5cm/s,蜡块的质量为20g。试分析蜡块运动轨迹是曲线的原因。要想使蜡块的运动轨迹成为一条如图虚线所示的直线,试通过计算提出整改方案。
(12分)如图所示,水平平台的右端安装有滑轮,质量为M的物块放在与滑轮相距l的平台上,物块与平台间的动摩擦因数为μ。现有一轻绳跨过定滑轮,左端与物块连接,右端挂质量为m的小球,绳拉直时用手托住小球使其在距地面h高处静止,重力加速度为g.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g取10 m/s2).(1) 放开小球,系统运动,求小球做匀加速运动时的加速度及此时绳子的拉力大小.(2) 设M=2kg,,l=2.5m,h=0.5 m,μ=0.2,小球着地后立即停止运动,要使物块不撞到定滑轮,则小球质量m应满足什么条件?
(10分)宇宙中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统,四星系统离其他恒星较远,通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用.已观测到稳定的四星系统存在两种基本的构成形式:一种是四颗星稳定地分布在边长为a的正方形的四个顶点上,均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动,其运动周期为;另一种形式是有三颗星位于边长为a的等边三角形的三个项点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行,其运动周期为,而第四颗星刚好位于三角形的中心不动.试求两种形式下,星体运动的周期之比.
如图所示是示波器的原理示意图.电子从灯丝发射出来,经电压为的电场加速后,通过加速极板上的小孔射出,然后沿中心线进入、间的偏转电场,偏转电场的电压为,场强方向垂直于,电子离开偏转电场后,最终打在垂直于放置的荧光屏上的点.已知电子的电荷量为,平行金属板、间的距离为,极板长为l,极板右端与荧光屏之间的距离为,电子离开灯丝时的初速度可忽略,电子所受重力以及电子之间的相互作用力不计.若把点到点的距离称为偏转距离Y,其偏转距离Y为多少?求电子即将到达点时的动能.
如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40cm,电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间.若小球带电量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力.那么:滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?此时,电源的输出功率是多大?(取g=10m/s2)
如图所示,在xoy平面内,第Ⅲ象限内的直线OM是电场与磁场的边界,OM与负14x轴成45°角.在x<0且OM的左侧空间存在着负x方向的匀强电场E,场强大小为0.32N/C; 在y<0且OM的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场B,磁感应强度大小为0.1T.一不计重力的带负电的微粒,从坐标原点O沿y轴负方向以v0=2×103m/s的初速度进入磁场,最终离开电磁场区域.已知微粒的电荷量q=5×10-18C,质量m=1×10-24kg,求:带电微粒第一次经过磁场边界的位置坐标;带电微粒在磁场区域运动的总时间;带电微粒最终离开电磁场区域的位置坐标.