如图所示,在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B.A球的带电量为+2q,B球的带电量为-3q,两球组成一带电系统。虚线MN与PQ平行且相距3L,开始时A和B分别静止于虚线MN的两侧,虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线。若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MN、PQ间加上水平向右的电场强度为E的匀强电场后。试求:(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小;(2) 带电系统向右运动的最大距离和此过程中B球电势能的变化量;(3) 带电系统运动的周期。
质量为的小球在竖直向上的恒定拉力作用下,由静止开始从水平地面向上运动,经一段时间,拉力做功为,此后撤去拉力,球又经相同时间回到地面,以地面为零势能面,不计空气阻力。求: (1)球回到地面时的动能; (2)撤去拉力前球的加速度大小及拉力的大小; (3)球动能为/5时的重力势能。
如图,气缸左右两侧气体由绝热活塞隔开,活塞与气缸光滑接触。初始时两侧气体均处于平衡态,体积之比 V 1 : V 2 = 1 : 2 ,温度之比 T 1 : T 2 = 2 : 5 。先保持右侧气体温度不变,升高左侧气体温度,使两侧气体体积相同;然后使活塞导热,两侧气体最后达到平衡,求:
(1)两侧气体体积相同时,左侧气体的温度与初始温度之比; (2)最后两侧气体的体积之比。
如图,三个质量相同的滑块、、,间隔相等地静置于同一水平轨道上。现给滑块向右的初速度,一段时间后与发生碰撞,碰后分别以、的速度向右运动,再与发生碰撞,碰后、粘在一起向右运动。滑块、与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间极短。求、碰后瞬间共同速度的大小。
扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象;如图,截面积为 S 的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为 300 K ,压强为大气压强 P 0 。当封闭气体温度上升至 303 K 时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部压强立即减为 P 0 ,温度仍为 303 K 。再经过一段时间,内部气体温度恢复到 300 K 。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求:
(ⅰ)当温度上升到 303 K 且尚未放气时,封闭气体的压强;
(ⅱ)当温度恢复到 300 K 时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。
如图所示,直径分别为 D 和 2 D 的同心圆处于同一竖直面内, O 为圆心, G H 为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域(Ⅰ区)和小圆内部(Ⅱ区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场,上极板开有一小孔。一质量为 m ,电量为 + q 的粒子由小孔下方 d / 2 处静止释放,加速后粒子以竖直向上的速度 v 射出电场,由点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。
(1)求极板间电场强度的大小;
(2)若粒子运动轨迹与小圆相切,求区磁感应强度的大小;
(3)若Ⅰ区,Ⅱ区磁感应强度的大小分别为 2 m v / q D , 4 m v / q D ,粒子运动一段时间后再次经过 H 点,求这段时间粒子运动的路程。