许多仪器中可利用磁场控制带电粒子的运动轨迹。如图所示的真空环境中,有一半径r=0.05m的圆形区域内存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场,其右侧相距d=0.06m处有一足够大的竖直屏。从S处不断有比荷=108C/kg的带正电粒子以速度v=2×106m/s沿SQ方向射出,经过磁场区域后打在屏上。不计粒子重力,求:(1)粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径;(2)绕通过P点垂直纸面的轴,将该圆形磁场区域逆时针缓慢转动90°的过程中,粒子在屏上能打到的范围。
在光滑绝缘的水平面上建有如图所示的平面直角坐标系,在此水平面上可视为质点的不带电小球a静止于坐标系的原点O,可视为质点的带正电小球b静止在坐标为(0,﹣h)的位置上。现加一方向沿y轴正方向、电场强度大小为E、范围足够大的匀强电场,同时给a球以某一速度使其沿x轴正方向运动。当b球到达坐标系原点O时速度为v0,此时立即撤去电场而改加一方向垂直于绝缘水平面向上、磁感应强度大小为B、范围足够大的匀强磁场,最终b球能与a球相遇。求: (1)b球的比荷q/m; (2)从b球到达原点O开始至b球与a球相遇所需的时间; (3)b球从开始位置运动到原点O时,a球的位置。
质量m="1.0" kg的甲物体与竖直放置的轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地面上,如图所示。质量m="1.0" kg的乙物体从甲物体正上方,距离甲物体h="0.40" m处自由落下,撞在甲物体上在极短的时间内与甲物体粘在一起(不再分离)向下运动。它们到达最低点后又向上运动,上升的最高点比甲物体初始位置高H="0.10" m。已知弹簧的劲度系数k="200" N/m,且弹簧始终在弹性限度内,空气阻力可忽略不计,重力加速度g取10 m/s2。求: (1)乙物体和甲物体碰撞过程中损失的动能; (2)乙物体和甲物体碰撞后一起向下运动至最低点的过程中,甲乙两物体克服弹簧弹力所做的功。
杂技中的“顶竿”是由两位演员共同表演完成。站在地面上的演员的肩部顶住一根质量为10 kg的长竹竿,另一位质量为40 kg的演员爬至竹竿的顶端完成各种动作后,从竹竿的顶端由静止开始下滑,6秒末滑到竹竿底时的速度正好为零。在竹竿上的演员从竿顶下滑到竿底的过程中,地面上顶竿人的肩部的受力情况如图所示,重力加速度g取10 m/s2。则: (1)竿上的人在下滑过程中的最大速度为多少? (2)在4秒到6秒过程中,顶竿人的肩部受到的压力为多少?
如图所示,正方形导线框abcd的质量为m、边长为l,导线框的总电阻为R。导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上方某处由静止自由下落,下落过程中,导线框始终在与磁场垂直的竖直平面内,cd边保持水平。磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,磁场上、下两个界面水平距离为l。已知cd边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。重力加速度为g。 (1)求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小。 (2)请证明:导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间,导线框克服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率。 (3)求从导线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中,导线框克服安培力所做的功。
如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个面积为S的矩形线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′以角速度ω匀速转动. (1)穿过线框平面磁通量的变化率何时最大?最大值为多少? (2)当线框由图示位置转过60°的过程中,平均感应电动势为多大? (3)线框由图示位置转到60°时瞬时感应电动势为多大?