如图所示,在竖直向下的匀强电场中有一带电量为q=-2×10-5C的小球,自倾角为θ=37°的绝缘斜面顶端A点由静止开始滑下,接着通过半径为R=0.5m的绝缘半圆轨道最高点C,已知小球质量为m=0.5kg,匀强电场的场强E=2×105N/C,小球运动过程中摩擦阻力及空气阻力不计,求:(1)H至少应为多少?(2)通过调整释放高度使小球到达C点的速度为2m/s,则小球落回到斜面时的动能是多少?
如图,板长为L、间距为d的平行金属板水平放置,两板间所加电压大小为U,足够大光屏PQ与板的右端相距为a,且与板垂直。一带正电的粒子以初速度0沿两板间的中心线射入,射出电场时粒子速度的偏转角为37°。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计粒子的重力。 ⑴求粒子的比荷q/m; ⑵若在两板右侧MN、光屏PQ间加如图所示的匀强磁场,要使粒子不打在光屏上,求磁场的磁感应强度大小B的取值范围; ⑶若在两板右侧MN、光屏PQ间仅加电场强度大小为E0、方向垂直纸面向外的匀强电场。设初速度方向所在的直线与光屏交点为O点,取O点为坐标原点,水平向右为x正方向,垂直纸面向外为z轴的正方向,建立如图所示的坐标系,求粒子打在光屏上的坐标(x,y,z)。
如图,半径为R的光滑半圆形轨道ABC在竖直平面内,与水平轨道CD相切于C 点,D端有一被锁定的轻质压缩弹簧,弹簧左端连接在固定的挡板上,弹簧右端Q到C点的距离为2R。质量为m的滑块(视为质点)从轨道上的P点由静止滑下,刚好能运动到Q点,并能触发弹簧解除锁定,然后滑块被弹回,且刚好能通过圆轨道的最高点A。已知∠POC=60°,求: ⑴滑块第一次滑至圆形轨道最低点C时对轨道压力; ⑵滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ; ⑶弹簧被锁定时具有的弹性势能。
如图甲,电阻为R=2Ω的金属线圈与一平行粗糙轨道相连并固定在水平面内,轨道间距为d=0.5m,虚线右侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B1=0.1T,磁场内外分别静置垂直于导轨的金属棒P和Q,其质量m1=m2=0.02kg,电阻R1= R2=2Ω.t=0时起对左侧圆形线圈区域施加一个垂直于纸面的交变磁场B2,使得线圈上产生如图乙所示的交变电流(从M端流出时为电流正方向),整个过程两根金属棒都没有滑动,不考虑P和Q电流的磁场以及导轨电阻.取重力加速度g=10m/s2, (1)若第1s内线圈区域的磁场B2正在减弱,则其方向应是垂直纸面向里还是向外? (2)假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,金属棒与导轨间的滑动摩擦因数至少应是多少? (3)求前4s内回路产生的总焦耳热.
如图所示,有界匀强磁场的磁感应强度为B,区域足够大,方向垂直于纸面向里,直角坐标系xoy的y轴为磁场的左边界,A为固定在x轴上的一个放射源,内装镭核()沿着与+x以一定夹角释放一个粒子后衰变成氡核()。粒子在y轴上的N点沿方向飞离磁场,N点到O点的距离为,已知OA间距离为,粒子质量为,电荷量为q,氡核的质量为,真空中的光速为c。 (1)写出镭核的衰变方程; (2)求粒子的速度; (3)如果镭核衰变时释放的能量全部变为粒子和氡核的动能,求一个原来静止的镭核衰变时的质量亏损。(用题中已知量表示)
核聚变能量种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证,目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦,并释放一个中子。若已知氘原子的质量为2.0141u,氚原子的质量为3.0160u,氦原子的质量为4.0026u,中子的质量为1.0087u, 1u=1.66×10-27kg。 (1)写出氘和氚聚合的反应方程; (2)试计算这个核反应释放出来的能量; (3)若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站,假设聚变所产生的能量有一半变成了电能,每年要消耗多少氘的质量?(一年按3.2×107s计算,光速c=3.0×108m/s,结果取二位有效数字)