如图所示,边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场电量为q、动能为Ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场,不计重力。(1)若粒子从c点离开电场,求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能;(2)若粒子离开电场时动能为Ek’,则电场强度为多大?
某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点,并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1kg,通电后以额定功率P=1.5W工作,进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不计。图中L=10.00m,R=0.32m,h=1.25m,s=1.50m。问:要使赛车完成比赛,电动机至少工作多长时间?(取g=10m/s2)
如图所示,绝缘轨道由弧形轨道和半径为R=0.16m的圆形轨道、水平轨道连接而成,处于竖直面内的匀强电场中,PQ左右两侧电场方向相反,其中左侧方向竖直向下,场强大小均为103V/m,不计一切摩擦。质量为m=0.1kg的带正电小球可看作质点。从弧形轨道某处由静止释放,恰好能通过圆形轨道最高点,小球带电荷量q="1." 0×10-3C,g取10m/s2。求:(1)小球释放点的高度h;(2)若PQ右侧某一区域存在垂直纸面向里的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度B=4×102T,小球通过圆形轨道后沿水平轨道运动到P点进入磁场,从竖直边界MN上的A点离开时速度方向与电场方向成30o,已知PQ、MN边界相距L=0.7m,求:①小球从P到A经历的时间;②若满足条件的磁场区域为一矩形,求最小的矩形面积。
如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面的夹角,导轨电阻不计,整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。长为L的金属棒垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量m、电阻为R。两金属导轨的上端连接一个电阻,其阻值也为R。现闭合开关K ,给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为F=2mg的恒力,使金属棒由静止开始运动,若金属棒上滑距离为s时速度恰达到最大,最大速度vm。(重力加速度为g, sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)求金属棒刚开始运动时加速度大小;(2)求匀强磁场的磁感应强度的大小;(3)求金属棒由静止开始上滑2s的过程中,金属棒上产生的电热Q1。
如甲图所示,水平光滑地面上用两颗钉子(质量忽略不计)固定停放着一辆质量为M=2kg的小车,小车的四分之一圆弧轨道是光滑的,半径为R=0.6m,在最低点B与水平轨道BC相切,视为质点的质量为m=1kg的物块从A点正上方距A点高为h=1.2m处无初速下落,恰好落入小车圆弧轨道滑动,然后沿水平轨道滑行恰好停在轨道末端C。现去掉钉子(水平面依然光滑未被破坏)不固定小车,而让其左侧靠在竖直墙壁上,该物块仍从原高度处无初速下落,如乙图所示。不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失,已知物块与水平轨道BC间的动摩擦因数为μ=0.1,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)水平轨道BC长度;(2)小车不固定时物块再次与小车相对静止时距小车B点的距离;(3)两种情况下由于摩擦系统产生的热量之比。
半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆导轨中心O,装置的俯视图如图所示。整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向竖直向下。在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小g。求:(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小;(2)外力的功率。