水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,问距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(见图(1)),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v与F的关系如图(2).(取重力加速度g=10 m/s2)
(1)
金属杆在匀速运动之前做什么运动?
(2)
若m=0.5 kg,L=0.5 m,R=0.5 Ω;磁感应强度B为多大?
(3)
由v—F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?
滑雪者从A点由静止沿斜面滑下,沿一平台后水平飞离B点,地面上紧靠平台有一个水平台阶,空间几何尺度如图所示,斜面、平台与滑雪板之间的动摩擦因数为μ.假设滑雪者由斜面底端进入平台后立即沿水平方向运动,且速度大小不变.求:
滑雪者离开B点时的速度大小;
滑雪者从B点开始做平抛运动的水平距离s.
一个质量为M的雪橇静止在水平雪地上,一条质量为m的爱斯基摩狗站在该雪橇上.狗向雪橇的正后方跳下,随后又追赶并向前跳上雪橇;其后狗又反复地跳下、追赶并跳上雪橇,狗与雪橇始终沿一条直线运动.若狗跳离雪橇时雪橇的速度为V,则此时狗相对于地面的速度为V+u(其中u为狗相对于雪橇的速度,V+u为代数和.若以雪橇运动的方向为正方向,则V为正值,u为负值).设狗总以速度v追赶和跳上雪橇,雪橇与雪地间的摩擦忽略不计.已知v的大小为5 m/s,u的大小为4 m/s,M=30 kg,m=10 kg.
求狗第一次跳上雪橇后两者的共同速度的大小.
求雪橇最终连度的大小和狗最多能跳上雪橇的次数.
(供使用但不一定用到的对数值:lg2=0.301,lg3=0.477)
汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示,真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后,穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域.当极板间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心O点处,形成了一个亮点;加上偏转电压U后,亮点偏离到O'点,(O'与O点的竖直间距为d,水平间距可忽略不计.此时,在P和P'间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场.调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,亮点重新回到O点.已知极板水平方向的长度为L1,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为L2(如图所示).
求打在荧光屏O点的电子速度的大小
推导出电子的比荷的表达式
如图所示,半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内,两个轻质小圆环套在大圆环上.一根轻质长绳穿过两个小圆环,它的两端都系上质量为m的重物,忽略小圆环的大小.
将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧θ=30°的位置上(如图).在 两圆环的中点C处,挂上一个质量M= m的重物,使两个小圆环间的绳子水平,然后无初速释放重物M.设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略,求重物M下降的最大距离.
若不挂重物M.小圆环可以在大圆环上自由移动,且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略,问两个小圆环分别在哪些位置时,系统可处于平衡状态?
如图所示,一带正电的小球系于长为l的不可伸长的轻线一端,线的另一端固定在O点,它们处在匀强电场中,电场的方向水平向右,电场强度的大小为E.已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力.现先把小球拉到图中的P1处,使轻线拉直,并与电场强度方向平行,然后由静止释放小球,求小球到达与P1点等高的P2点时速度的大小.
如图所示,电荷量均为+、质量分别为和2的小球A和B,中间连接质量计的细绳,在竖直方向的匀强电场中以速度匀速上升,某时刻细绳断开.
电场的场强及细绳断开后A、B两球的加速度;
当B球速度为零时,A球的速度大小;
自绳断开至B球速度为零的过程中,两球组成系统的机械能增量为多少?
利用航天飞机,可将物资运送到空间站,也可以维修空间站出现的故障.
若已知地球半径为R,地球表面重力加速度为.某次维修作业中,航天飞机的速度计显示飞机的速度为,则该空间站轨道半径为多大?
为完成某种空间探测任务,在空间站上发射的探测器通过向后喷气而获得反冲力使其启动.已知探测器的质量为M,每秒钟喷出的气体质量为m,为了简化问题,设喷射时探测器对气体做功的功率恒为P,在不长的时间内探测器的质量变化较小,可以忽略不计.求喷气秒后探测器获得的动能是多少?
如图所示,在xoy平面内的第三象限中有沿-y方向的匀强电场,场强大小为E.在第一和第二象限有匀强磁场,方向垂直于坐标平面向里.有一个质量为m、电荷量为e的电子,从y轴的P点以初速度垂直于电场方向进入电场(不计电子所受重力).经电场偏转后,沿着与x轴负方向成45°角进入磁场,并能返回到原出发点P.
简要说明电子的运动情况,并画出电子运动轨迹的示意图;
求P点距坐标原点的距离;
电子从P点出发经多长时间再次返回P点?
图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度ab=0.25m,宽度bc=0.20m,共有n=100匝,总电阻r=1.0,可绕与磁场方向垂直的对称轴转动.线圈处于磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V,1.8W”的灯泡.当线圈以角速度匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为1.8W.
推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式(其中S表示线圈的面积);
求线圈转动的角速度;
线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能.