如右图所示,在场强E=104 N/C的水平匀强电场中,有一根长l=15 cm的细线,一端固定在O点,另一端系一个质量m=3 g、电荷量q=2×10-6 C的带正电小球,当细线处于水平位置时,小球从静止开始释放,g取10 m/s2.求:(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少?(2)若取A点电势为零,小球在B点的电势能、电势分别为多大?(3)小球到B点时速度为多大?绳子张力为多大?
如图所示,将一等腰直角棱镜ABC截去棱角ADE,使其截面DE平行于底面BC,可制成“道威棱镜”,这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射。已知棱镜玻璃的折射率n=,棱边长cm,cm,一束平行于底边BC的单色光从DE边上的M点射入棱镜,求: (i)光线进入“道威棱镜”时的折射角; (ii)通过计算判断光线能否从BC边射出; (ⅲ)光线在棱镜中传播所用的时间。
如图所示,两端开口、粗细均匀的长直U形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15cm的空气柱,气体温度为300K时,空气柱在U形管的左侧。 (i)若保持气体的温度不变,从左侧开口处缓慢地注入25cm长的水银柱,管内的空气柱长为多少? (ii)为了使空气柱的长度恢复到15cm,且回到原位置,可以向U形管内再注入一些水银,并改变气体的温度,应从哪一侧注入长度为多少的水银柱?气体的温度变为多少? (大气压强P0=75cmHg,图中标注的长度单位均为cm)
如图所示,第二、三象限存在足够大的匀强电场,电场强度为E,方向平行于纸面向上,一个质量为m,电量为q的正粒子,在x轴上M点(-4r,0)处以某一水平速度释放,粒子经过y轴上N点(0,2r)进入第一象限,第一象限存在一个足够大的匀强磁场,其磁感应强度B=2,方向垂直于纸面向外,第四象限存在另一个足够大的匀强磁场,其磁感应强度B=2,方向垂直于纸面向里,不计粒子重力,r为坐标轴每个小格的标度,试求: (1)粒子初速度v0; (2)粒子第1次穿过x轴时的速度大小和方向; (3)画出粒子在磁场中运动轨迹并求出粒子第n次穿过x轴时的位置坐标。
如图所示,电阻不计、间距L=1m、足够长的光滑金属导轨ab、cd与水平面成θ=37°角,导轨平面矩形区域efhg内分布着磁感应强度的大小B=1T,方向垂直导轨平面向上的匀强磁场,边界ef、gh之间的距离D=1.4m。现将质量m=0.1kg、电阻的导体棒P、Q相隔Δt=0.2s先后从导轨顶端由静止自由释放,P、Q在导轨上运动时始终与导轨垂直且接触良好,P进入磁场时恰好匀速运动,Q穿出磁场时速度为2.8m/s。已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,求 (1)导轨顶端与磁场上边界ef之间的距离S; (2)从导体棒P释放到Q穿出磁场的过程,回路中产生的焦耳热Q总。
如图所示,在光滑绝缘水平面上有两个带电小球A、B,质量分别为3m和m,小球A带正电q,小球带负电-2q,开始时两小球相距s 0,小球A有一个水平向右的初速度v 0,小球B的初速度为零,若取初始状态下两小球构成的系统的电势能为零。试证明:当两小球的速度相同时系统的电势能最大,并求出该最大值。