如图,两根劲度系数分别为K1、K2的轻质弹簧与小球相连结,另外一端固定不动。整个装置位于光滑的水平地面上。当小球位于O点时,两弹簧均处于原长状态。今把小球沿弹簧轴线方向拉离O一小段距离后放手。证明小球此后的运动为简谐运动。
如图所示,圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平底面上,轨道半径,为直径且与水平面垂直,直径略小于圆管内径的小球以某速度冲进轨道,到达半圆轨道最高点时与静止于该处的质量为与相同的小球发生碰撞,碰后两球粘在一起飞出轨道,落地点距为 。重力加速度为,忽略圆管内径,空气阻力及各处摩擦均不计,求 (1)粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间; (2) 小球 冲进轨道时速度的大小。
某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动,如图所示,材料表面上方矩形区域充满竖直向下的匀强电场,电场宽为;矩形区域充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为,长为3,宽为;为磁场与电场之间的薄隔离层。一个电荷量为、质量为、初速为零的电子,从点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场,电子每次穿越隔离层,时间极短、运动方向不变,其动能损失是每次穿越前动能的10%,最后电子仅能从磁场边界飞出。不计电子所受重力。 (1)控制电子在材料表面上方运动,最大的电场强度为多少? (2)若电子以上述最大电场加速,经多长时间将第三次穿越隔离层? (3)是的中点,若要使电子在、间垂直于飞出,求电子在磁场区域中运动的时间。
如图所示,静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列,质量均为,人在极端的时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离时与第三车相碰,三车以共同速度又运动了距离时停止。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的倍,重力加速度为,若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用,碰撞时间很短,忽略空气阻力,求: (1)整个过程中摩擦阻力所做的总功; (2)人给第一辆车水平冲量的大小; (3)第一次与第二次碰撞系统功能损失之比。
有人设计了一种可测速的跑步机,测速原理如图所示,该机底面固定有间距为、长度为的平行金属电 极,电极间充满磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且接有电压表和电阻。绝缘橡胶带上镀有间距为的平行细金属条,磁场中始终仅有一根金属条,且与电极接触良好,不计金属电阻。若橡胶带匀速运动时,电压表读数为,求:
(1)橡胶带匀速运动的速率。
(2)电阻消耗的电功率。
(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。
如图,在区域和区域内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小分别为和2,方向相反,且都垂直于平面。一质量为、带电荷量的粒子于某时刻从轴上的点射入区域,其速度方向沿轴正向。已知在离开区域时,速度方向与轴正方向的夹角为30°;因此,另一质量和电荷量均与相同的粒子也从点沿轴正向射入区域,其速度大小是的1/3。不计重力和两粒子之间的相互作用力。求 (1)粒子射入区域时速度的大小;
(2)当离开区域时,两粒子的坐标之差。