云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中,一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变,α粒子的质量为m,电荷量为q,其运动轨迹在与磁场垂直的平面内,且轨道半径为R,试求衰变过程中的质量亏损.(注:涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计)
如图甲所示,静电除尘装置中有一长为、宽为、高为的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为、电荷量为、分布均匀的尘埃以水平速度进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集。通过调整两板间距可以改变收集频率。当时为81%(即离下板081范围内的尘埃能够被收集)。 不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。
(1)求收集效率为100%时,两板间距的最大值为; (2)求收集率与两板间距的函数干系; (3)若单位体积内的尘埃数为,求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量与两板间距d的函数关系,并绘出图线。
节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。有一质量=1000的混合动力轿车,在平直公路上以=90匀速行驶,发动机的输出功率为。当驾驶员看到前方有80的限速标志时,保持发动机功率不变,立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电,使轿车做减速运动,运动=72后,速度变为=72。此过程中发动机功率的用于轿车的牵引,用于供给发电机工作,发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求 (1)轿车以90在平直公路上匀速行驶时,所受阻力阻的大小;
(2)轿车从90减速到72过程中,获得的电能电;
(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能电维持72匀速运动的距离。
如图甲所示,在水平面上固定有长为、宽为的金属""型轨导,在""型导轨右侧范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在时刻,质量为的导体棒以的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为,导轨与导体棒单位长度的电阻均为,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取)。
(1)通过计算分析内导体棒的运动情况; (2)计算内回路中电流的大小,并判断电流方向; (3)计算内回路产生的焦耳热。
如图所示,质量的滑块套在光滑的水平轨道上,质量的小球通过长的轻质细杆与滑块上的光滑轴连接,小球和轻杆可在竖直平面内绕轴自由转动,开始轻杆处于水平状态,现给小球一个竖直向上的初速度,取。 (1)若锁定滑块,试求小球通过最高点时对轻杆的作用力大小和方向。 (2)若解除对滑块的锁定,试求小球通过最高点时的速度大小。 (3)在满足(2)的条件下,试求小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离。
如图所示,在以坐标原点为圆心、半径为的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为,磁场方向垂直于平面向里。一带正电的粒子(不计重力)从点沿轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经时间从点射出。 (1)求电场强度的大小和方向。
(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。
(3) 若仅撤去电场,带电粒子仍从点射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间。