如图是检验某种防护罩承受冲击能力的装置,MN为半径、固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道,轨道上端切线水平。PQ为待检验的固定曲面,该曲面为在竖直面内截面半径的圆弧,圆弧下端切线水平且圆心恰好位于MN轨道的上端点N,M的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪,可发射速度不同的质量的小钢珠,假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能经过N点,水平飞出后落到PQ上的S点,取g =10m/s2。求:(1)小球到达N点时速度的大小;(2)发射该钢珠前,弹簧的弹性势能的大小;(3)钢珠落到圆弧PQ上S点时速度的大小。
如图所示,平面直角坐标系第一象限存在竖直向上的匀强电场,距离原点O为3a处有一个竖直放置的荧光屏,荧光屏与x轴相交于Q点,且纵贯第四象限。一个顶角等于30°的直角三角形区域内存在垂直平面向里的匀强磁场,三角形区域的一条直角边MN与y轴重合,且MN被x轴垂直平分。已知MN的长度为6a,磁感应强度为B,电子束以相同的速度v0从LO区间垂直y轴和磁场方向射入直角三角形区域。从y= 2a射入磁场的电子运动轨迹恰好经过原点O,假设第一象限的电场强度大小为E=Bv0,试求:(1)电子的比荷;(2)电子束从+y轴上射入电场的纵坐标范围;(3)从磁场中垂直于y轴射入电场的电子打到荧光屏上距Q点的最远距离。
(15分)如图所示,倾斜角θ=30°的光滑倾斜导体轨道(足够长)与光滑水平导体轨道连接.轨道宽度均为L=1m,电阻忽略不计.匀强磁场I仅分布在水平轨道平面所在区域,方向水平向右,大小B1=1T;匀强磁场II仅分布在倾斜轨道平面所在区域,方向垂直于倾斜轨道平面向下,大小B2=1T.现将两质量均为m=0.2kg,电阻均为R=0.5Ω的相同导体棒ab和cd,垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上,并同时由静止释放.取g=10m/s2.(1)求导体棒cd沿斜轨道下滑的最大速度的大小;(2)若已知从开始运动到cd棒达到最大速度的过程中,ab棒产生的焦耳热Q=0.45J,求该过程中通过cd棒横截面的电荷量;(3)若已知cd棒开始运动时距水平轨道高度h=10m,cd棒由静止释放后,为使cd棒中无感应电流,可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化,将cd棒开始运动的时刻记为t=0,此时磁场Ⅱ的磁感应强度为B0=1T,试求cd棒在倾斜轨道上下滑的这段时间内,磁场Ⅱ的磁感应强度B随时间t变化的关系式.
如图所示为水上滑梯的简化模型:倾角θ=37°斜滑道AB和水平滑道BC平滑连接,起点A距水面的高度H=7m,BC长d=2m,端点C距水面的高度h=1m。质量m=50kg的运动员从滑道起点A点无初速地自由滑下,运动员与AB、BC间的动摩擦因数均为μ=0.1。已知cos37°=0.8,sin37°=0.6,运动员在运动过程中可视为质点,g取10 m/s2。求:(1)运动员从A滑到C的过程中克服摩擦力所做的功W;(2)运动员到达C点时的速度大小υ;(3)保持水平滑道端点在同一竖直线上,调节水平滑道高度h和长度d到图中B′C′ 位置时,运动员从滑梯平抛到水面的水平位移最大,求此时滑道B′C ′ 距水面的高度h′。
如图,质量分别为m1=1.0kg和m2=2.0kg的弹性小球a、b,用弹性轻绳紧紧的把它们捆在一起,使它们发生微小的形变。该系统以速度v0=0.10m/s沿光滑水平面向右做直线运动。某时刻轻绳突然自动断开,断开后,小球b停止运动、小球a继续沿原直线运动。求:(i)刚分离时小球a的速度大小v1;(ii)两球分开过程中释放的弹性势能Ep。
如图所示,横截面(纸面)为△ABC的三棱镜置于空气中,顶角∠A=60°.纸面内一细光束以入射角i射入AB面,直接到达AC面并射出,光束在通过三棱镜时出射光与入射光的夹角为φ(偏向角).改变入射角i,当i=i0时,从AC面射出的光束的折射角也为i0,理论计算表明在此条件下偏向角有最小值φ0=30°.求三棱镜的折射率n.