(12分)如图14所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,使质子由静止加速到能量为E后,由A孔射出,求:(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小;(2)设两D形盒间距为d,其间电压为U,电场视为匀强电场,质子每次经电场加速后能量增加,加速到上述能量所需回旋周数;(3)加速到上述能量所需时间.
据中国月球探测计划的有关负责人披露,未来几年如果顺利实现把宇航员送入太空的目标,中国可望在2010年以前完成首次月球探测.一位勤于思考的同学为探月宇航员设计了如下实验:在距月球表面高h处以初速度v0水平抛出一个物体,然后测量该平抛物体的水平位移为x,通过查阅资料知道月球的半径为R,引力常量为G,若物体只受月球引力的作用,请你求出:(1)月球表面的重力加速度;(2)月球的质量;(3)环绕月球表面运动的宇宙飞船的速率是多少?
一质量m=0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为30º足够长的斜面,某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v-t图。求:(g取10m/s2) (1)滑块与斜面间的动摩擦因数; (2)判断滑块最后能否返回斜面底端?若能返回,求出返回斜面底端时的动能;若不能返回,求出滑块停在什么位置。
如图所示,半径R="0.2" m的光滑四分之一圆轨道PQ竖直固定放置,末端Q与一长L = 0.8m的水平传送带相切,水平衔接部分摩擦不计,传动轮(轮半径很小)作顺时针转动,带动传送带以恒定的速度v0运动。传送带离地面的高度h ="1.25" m,其右侧地面上有一直径D =" 0.5" m的圆形洞,洞口最左端的A点离传送带右端的水平距离s="1m," B点在洞口的最右端。现使质量为m="0.5" kg的小物块从P点由静止开始释放,经过传送带后做平抛运动,最终落入洞中,传送带与小物块之间的动摩擦因数μ = 0.5。g取10m/s2。求:(1)小物块到达圆轨道末端Q时对轨道的压力;(2)若v0 =3m/s,求物块在传送带上运动的时间T;(3)若要使小物块能落入洞中,求v0应满足的条件。
如图所示,将倾角θ=30°、表面粗糙的斜面固定在地面上,用一根轻质细绳跨过两个光滑的半径很小的滑轮连接甲、乙两物体(均可视为质点),把甲物体放在斜面上且细绳与斜面平行,把乙物体悬在空中,并使细绳拉直且偏离竖直方向α=60°。开始时甲、乙均静止。现同时释放甲、乙两物体,乙物体将在竖直平面内往返运动,测得绳长OA为l="0.5" m,当乙物体运动经过最高点和最低点时,甲物体在斜面上均恰好未滑动,已知乙物体的质量为 m="1" kg,忽略空气阻力,取重力加速度g="10" m/s2,求:(1)乙物体在竖直平面内运动到最低点时的速度大小以及所受的拉力大小(2)甲物体的质量以及斜面对甲物体的最大静摩擦力的大小(3)斜面与甲物体之间的动摩擦因数μ(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图)。设拖把头的质量为m,拖杆质量可以忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ,重力加速度为g,某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为θ。(1)若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小。(2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ。已知存在一临界角θ0,若θ≤θ0,则不管沿拖杆方向的推力多大,都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tanθ0。