如图所示,在空间中取直角坐标系Oxy,在第一象限内平行于y轴的虚线MN与y轴距离为d,从y轴到MN之间的区域充满一个沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E。初速度可以忽略的电子经过另一个电势差为U的电场加速后,从y轴上的A点以平行于x轴的方向射入第一象限区域,A点坐标为(0,h)。已知电子的电量为e,质量为m,加速电场的电势差U>,电子的重力忽略不计,求:(1)电子从A点进入电场到离开该电场区域所经历的时间t和离开电场区域时的速度v;(2)电子经过x轴时离坐标原点O的距离l。
如图所示,质量为m=1kg的小木块,从高h=6.0m,倾角为37°的固定斜面的顶端由静止开始沿斜面滑至底端,到达底端时的速度大小为8.0m/s,(g取10m/s2)求: (1)木块从斜面顶端滑至底端重力做的功; (2)木块从斜面顶端滑至底端所需的时间; (3)小木块与斜面间的动摩擦因数。
如图所示,LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道,MN水平且足够长,LM下端与MN相切。质量为m的的带正电小球B静止在水平轨道上,质量为2m的带正电小球A从LM上距水平轨道高为h处由静止释放,在A球进入水平轨道之前,由于A、B两球相距较远,相互作用力可认为是零,A球进入水平轨道后,A、B两球间相互作用视为静电作用。带电小球均可视为质点。已知A、B两球始终没有接触。重力加速度为g。求: (1)A、B两球相距最近时,A球的速度v; (2)A、B两球相距最近时,A、B两球系统的电势能EP; (3)A、B两球最终的速度vA、vB的大小。
如图所示,一个质量m=2.0×10-11kg、电荷量q=1.0×10-5C的带电粒子(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电场加速后,沿两平行金属板间中线水平进入电压U2=100V的偏转电场,带电粒子从偏转电场射出后,进入垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的左右边界均与偏转电场的金属板垂直。已知偏转电场金属板长L=20cm、两板间距,匀强磁场的宽度D=10cm。求: (1)带电粒子进入偏转电场时的速度v0; (2)带电粒子射出偏转电场时速度v的大小和方向; (3)为了使带电粒子不从磁场右边界射出,匀强磁场磁感应强度的最小值B。
如图所示,在水平面内固定着足够长且光滑的平行金属轨道,轨道间距L=0.40m,轨道左侧连接一定值电阻R=0.80Ω。将一金属直导线ab垂直放置在轨道上形成闭合回路,导线ab的质量m=0.10kg、电阻r=0.20Ω,回路中其余电阻不计。整个电路处在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,B的方向与轨道平面垂直。导线ab在水平向右的拉力F作用下,沿力的方向以加速度a=2.0m/s2由静止开始做匀加速直线运动,求: (1)5s末的感应电动势大小; (2)5s末通过R电流的大小和方向; (3)5s末,作用在ab金属杆上的水平拉力F的大小。
某同学自制一电流表,其原理如图所示。质量为m的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连,弹簧的劲度系数为k,在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针,可指示出标尺上的刻度。MN的长度大于ab,当MN中没有电流通过且处于静止时,MN与矩形区域的ab边重合,且指针指在标尺的零刻度;当MN中有电流时,指针示数可表示电流强度。MN始终在纸面内且保持水平,重力加速度为g。 (1)当电流表的示数为零时,求弹簧的伸长量; (2)为使电流表正常工作,判断金属杆MN中电流的方向; (3)若磁场边界ab的长度为L1,bc的长度为L2,此电流表的量程是多少?