如图所示,一质量为m=2 kg的滑块从半径为R=0.2 m的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A处由静止滑下,A点和圆弧对应的圆心O点等高,圆弧的底端B与水平传送带平滑相接.已知传送带匀速运行的速度为v0=4 m/s,B点到传送带右端C点的距离为L=2 m.当滑块滑到传送带的右端C时,其速度恰好与传送带的速度相同.(g=10 m/s2),求:(1)滑块到达底端B时对轨道的压力;(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ;(3)此过程中,由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q.
我们知道在一个恒星体系中,各个行星围绕着该恒星的运转半径r及运转周期T之间,一般存在以下关系:的值由于中心的恒星的质量决定。现在,天文学家又发现了相互绕转的三颗恒星,可以将其称为三星系统。如图所示,假设三颗恒星质量相同,均为m,间距也相同,它们仅在彼此的引力作用下绕着三星系统的中心点O做匀速圆周运动,运转轨迹完全相同。它们自身的大小与它们之间的距离相比,自身的大小可以忽略。请你通过计算定量说明:三星系统的运转半径的立方及运转周期的平方的比值应为多少?(万有引力常量G)
如图所示,半径为R、内径很小的光滑半圆轨道竖直放置在水平地面上,两个质量为m的小球A、B(直径略小于管内径),以不同速度进入管内。A通过轨道的最高点C时,对管壁恰好无弹力的作用。A、B两球落地点的水平距离为4R,求:B球在最高点C对管壁的弹力大小和方向?(两球离开管后在同一竖直面内运动)
(16分)如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.50Ω的电阻,导轨宽度L=0.40m。金属棒ab紧贴在导轨上,现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金属棒ab下滑的距离h与时间t的关系如下表所示。(金属棒ab和导轨电阻不计,g=10m/s2)
求:(1)在前0. 4s的时间内,金属棒ab中的平均电动势; (2)金属棒的质量m; (3)在前1.60s的时间内,电阻R上产生的热量QR。
(13分)用磁场可以约束带电离子的轨迹,如图所示,宽d=2cm的有界匀强磁场的横向范围足够大,磁感应强度方向垂直纸面向里,B=1T。现有一束带正电的粒子从O点以v=2×106 m/s的速度沿纸面垂直边界进入磁场。粒子的电荷量q=1.6×10-19C,质量m=3.2×10-27kg。求: (1)粒子在磁场中运动的轨道半径r和运动时间t是多大? (2)粒子保持原有速度,又不从磁场上边界射出,则磁感应强度最小为多大?
如图,虚线下方有足够大的场强大小E=5.0×103 V/m和上方场强为8mg/3q的匀强电场,方向均水平向右。质量均为m=1.5×10-2kg的A、B小球,其中B球为绝缘小球且不带电,被长为R的绝缘丝线悬挂在O点刚好静止在虚线上, A球带电荷量为qA=+6.0×10-6C,在竖直平面内的以某一初速度v竖直进入电场,运动到B点速度刚好水平,同时与B球发生正碰并立即粘在一起围绕O点做半径为R=0.7m完整的圆周运动,假设甲、乙两球可视为质点,g取10 m/s2。(sin53°="0.8,c0s53°=0.6)" 假设初速度v="20m/s" ,试求小球A与B球碰撞前能运动的水平位移的大小和整个过程中电场力对小球做功的最大值。如果小球刚好能做完整的圆周运动,试求碰撞前A球的最小速度和绳子所受的最大拉力分别多大。