如图所示,P、Q两平行金属板间存在着平行于纸面的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,两板间的距离为d,电势差为U;金属板下方存在一有水平边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。电荷量为q的带正电的粒子,以速度v垂直于电场和磁场匀速通过P、Q两金属板间,并沿垂直磁场方向进入金属板下方的磁场,做半径为R的匀速圆周运动。不计两极板电场的边缘效应及粒子所受的重力。求:(1)P、Q两金属板间匀强电场场强E的大小;(2)P、Q两金属板间匀强磁场磁感应强度B0的大小;(3)粒子的质量m。
质量为m=2kg的物体原静止在粗糙水平面上, 现对该物体施加一与水平方向夹角θ=37º的斜向上拉力F=10N,如图所示,经t=10s后撤去力F,再经过一段时间,物体又静止,已知物体运动过程中的最大速度是5m/s。(sin37º=0.6)求: (1)物体与水平面间的动摩擦系数μ是多少? (2)物体运动的总位移是多少?(g取10m/s2。)
如图甲所示,建立x0y坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为L,第Ⅰ、Ⅳ象限分布着匀强磁场,方向垂直于x0y平面向里。位于极板左侧的粒子源可沿x轴向右发射质量为m、电量为q、速度相同、重力不计的带正电粒子。在0~3t0时间内两极板所加电压如图乙所示。已知,若粒子在t=0时刻射入,将恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、L、t0为已知量,且忽略粒子间的相互影响。求: (1)电压U0的大小; (2)匀强磁场的磁感应强度B; (3)0~3t0时间内何时射入的粒子在磁场中运动的时间最短,并求出此最短时间。
如图所示是磁动力电梯示意图,即在竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道,轨道间有垂直轨道平面交替排列的匀强磁场和,==1.0T,和的方向相反,两磁场始终竖直向上做匀速运动,电梯轿厢固定在图示的金属框abcd内,并且与之绝缘。已知电梯载人时的总质量为,所受阻力,金属框垂直轨道的边长,两磁场的宽度均与金属框的边长相同,金属框整个回路的电阻,g取。已知电梯正以的速度匀速上升,求: (1)金属框中感应电流的大小及图示时刻感应电流的方向; (2)磁场向上运动速度的大小; (3)该电梯的工作效率。
如图所示,竖直放置的半径的光滑半圆形细管与水平地面平滑相接,接触处静止一质量的小球A,另一质量的小球B静止于A右侧。现给小球B一水平向左的瞬时冲量,后经B与 A相碰,碰后瞬间二者结为一体,恰好能沿细管运动至最高点。已知小球B与水平地面间的动摩擦因数,重力加速度g取10m/s2。 (1)A、B结合体刚进入圆轨道时对轨道的压力; (2)小球B在瞬时冲量作用后的速度。
如图所示:轻弹簧一端连于固定点O,可在竖直平面内自由转动;另一端连接一带电小球P,其质量kg,电荷量q=0.2C。将弹簧保持原长拉至水平后,以初速度竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方点时速度恰好水平,其大小v=15m/s。若、相距R=1.5m,小球P在点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间,小球P脱离弹簧,小球N脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=lT的匀强磁场。此后,小球P在竖直平面内做半径r=0.5m的匀速圆周运动。小球P、N均可视为质点,小球P的电荷量保持不变,不计空气阻力,取。则。 (1)判断小球P所带电性,并说明理由。 (2)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹性势能变化了多少? (3)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。