“嫦娥三号”探测器于2013年12月2日凌晨在西昌发射中心发射成功。“嫦娥三号”经过几次成功变轨以后,探测器状态极其良好,成功进入绕月轨道。12月14日21时11分,“嫦娥三号”探测器在月球表面预选着陆区域成功着陆,标志我国已成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。 设“嫦娥三号”探测器环绕月球的运动为匀速圆周运动,它距月球表面的高度为h,已知月球表面的重力加速度为g、月球半径为R,引力常量为G,则(1)探测器绕月球运动的向心加速度为多大;(2)探测器绕月球运动的周期为多大。
如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨、相距为m,导轨平面与水平面夹角,导轨电阻不计,磁感应强度为的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为m的金属棒垂直于、放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为kg、电阻为Ω,两金属导轨的上端连接右侧电路,电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间的距离和板长均为m,定值电阻为Ω,现闭合开关并将金属棒由静止释放,取m/s2,求:(1)金属棒下滑的最大速度为多大?(2)当金属棒下滑达到稳定状态时,整个电路消耗的电功率为多少?(3)当金属棒稳定下滑时,在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场,在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为kg、所带电荷量为C的液滴以初速度水平向左射入两板间,该液滴可视为质点,要使带电粒子能从金属板间射出,初速度应满足什么条件?
(12分)如图所示,光滑绝缘水平面上方有两个方向相反的水平方向匀强磁场,竖直虚线为其边界,磁场范围足够大,磁感应强度的大小分别为.竖直放置的正方形金属线框边长为、电阻为R、质量为m.线框通过一绝缘细线与套在光滑竖直杆上的质量为M的物块相连,滑轮左侧细线水平。开始时,线框与物块静止在图中虚线位置且细线水平伸直。将物块由图中虚线位置由静止释放,当物块下滑h时速度大小为,此时细线与水平夹角,线框刚好有一半处于右侧磁场中。(已知重力加速度g,不计一切摩擦)求:(1)此过程中通过线框截面的电荷量q;(2)此时安培力的功率;(3)此过程在线框中产生的焦耳热Q。
如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角θ=30°,导轨电阻不计。磁感应强度为B=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L=0.5m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒ab的质量m=1kg、电阻r=1Ω。两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡电阻RL=4Ω,定值电阻R1=2Ω,电阻箱电阻R2=12Ω,重力加速度为g="10" m/s2,现闭合开关,将金属棒由静止释放,下滑距离为s0=50m时速度恰达到最大,试求:(1)金属棒下滑的最大速度vm;(2)金属棒由静止开始下滑2s0的过程中整个电路产生的电热Q。
如图所示,无限长金属导轨EF、PQ固定在倾角为θ=53°的光滑绝缘斜面上,轨道间距L="1" m,底部接入一阻值为R=0.4Ω的定值电阻,上端开口。垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T。一质量为m=0.5kg的金属棒ab与导轨接触良好,ab与导轨间动摩擦因数μ=0.2,ab连入导轨间的电阻r=0.1Ω,电路中其余电阻不计。现用一质量为M=2.86kg的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与ab相连。由静止释放M,当M下落高度h="2.0" m时,ab开始匀速运动(运动中ab始终垂直导轨,并接触良好)。不计空气阻力,sin53°=0.8,cos53°=0.6,取g=10m/s2。求:(1)ab棒沿斜面向上运动的最大速度vm;(2)ab棒从开始运动到匀速运动的这段时间内电阻R上产生的焦耳热QR和流过电阻R的总电荷量q。
如图所示,在足够长的绝缘板MN上方距离为d的O点处,水平向左发射一个速率为v0,质量为、电荷为的带正电的粒子(不考虑粒子重力)。(1)若在绝缘板上方加一电场强度大小为、方向竖直向下的匀强电场,求带电粒子打到板上距P点的水平距离(已知);(2)若在绝缘板的上方只加一方向垂直纸面,磁感应强度的匀强磁场,求:①带电粒子在磁场中运动半径; ②若O点为粒子发射源,能够在纸面内向各个方向发射带电粒子(不考虑粒子间的相互作用),求发射出的粒子打到板上的最短时间。