当一块磁体靠近超导体时就会产生强大的电流,并对磁体产生排斥作用,用这种排斥力可以使磁体悬浮在空中,磁悬浮列车由此而诞生。由于列车浮起,使列车与轨道间的摩擦力减少到零,假设通过减小列车与空气的摩擦力,可使车速高达200m/s。当然,列车启动与停站均需一个变速过程,设乘客的生理能承受a=0.1g(g为重力加速度,取10m/s2)的加速度。假设上海与乌鲁木齐(s约4000km)间建设有这样的磁悬浮列车,则从上海到乌鲁木齐市所需最短的时间t为多少?
)(如图所示,水平放置一个长方体气缸,总体积为V,用无摩擦活塞(活塞绝热、体积不计)将内部封闭的理想气体分为完全相同的A、B两部分。初始时两部分气体压强均为P,温度均为T。若使A气体的温度升高,B气体的温度保持不变,求(i)A气体的体积变为多少?(ii)B气体在该过程中是放热还是吸热?
(18分)如图所示,在平面直角坐标系中的三角形FGH区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,三点坐标分别为F( -3L,5L)、G( -3L, -3L)、H(5L,-3L)。坐标原点O处有一体积可忽略的粒子发射装置,能够连续不断的在该平面内向各个方向均匀的发射速度大小相等的带正电的同种粒子,单位时间内发射粒子数目稳定。粒子的质量为m,电荷量为q,不计粒子间的相互作用以及粒子的重力。(1)速率在什么范围内所有粒子均不可能射出该三角形区域?(2)如果粒子的发射速率为,设在时间t内粒子源发射粒子的总个数为N,在FH边上安装一个可以吸收粒子的挡板,那么该时间段内能够打在挡板FH上的粒子有多少?并求出挡板上被粒子打中的长度。
(14分)如图所示为一水平传送带装置示意图。A、B为传送带的左、右端点,AB长L=2m,初始时传送带处于静止状态,当质量m=2kg的物体(可视为质点)轻放在传送带A点时,传送带立即启动,启动过程可视为加速度a=2的匀加速运动,加速结束后传送带立即匀速转动。已知物体与传送带间动摩擦因数=0.1,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取l0。(1)如果物块以最短时间到达B点,物块到达B点时的速度大小是多少?(2)上述情况下传送带至少加速运动多长时间?
如图所示,在真空中,半径为R的虚线所围的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场。有一电荷量为q、质量为m的带正电粒子,以速率V0从圆周上的P点沿垂直于半径OOl并指向圆心O的方向进入磁场,从圆周上的O1点飞出磁场后沿两板的中心线O1O2射入平行金属板M和N, O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上。板间存在匀强电场,两板间的电压为U,两板间距为d。不计粒子所受重力。求:(1)磁场的磁感应强度B的大小;(2)粒子在磁场中运动的时间;(3)粒子在两平行板间运动过程中的最大速度与板长L的关系。
(18分)如图所示,一滑板B静止在水平面上,上表面所在平面与固定于竖直平面内、半径为R的1/4圆形光滑轨道相切于Q。一物块A从圆形轨道与圆心等高的P点无初速度释放,当物块经过Q点滑上滑板之后即刻受到大小F=2μmg、水平向左的恒力持续作用。已知物块、滑板的质量均为m,滑板与水平面间的动摩擦因数μ,物块与滑板间的动摩擦因数3μ,物块可视为质点,重力加速度取g.(1)求物块滑到Q点的速度大小;(2)通过计算判断物块在滑板上滑行过程中,滑板是否滑动;(3)滑板足够长,求物块A与滑板B之间产生的内能?