如图所示,质量M=10 kg,上表面光滑的足够长木板在水平拉力F=50 N作用下以v0=5 m/s初速度沿水平地面向右匀速运动,现有足够多的小铁块,它们质量均为m=1 kg,将一铁块无初速地放在木板最右端,当木板运动了L=1 m时.又无初速地在木板最右端放上第二个铁块,只要木板运动了L就在木板最右端无初速放一铁块.求:
(1)第一个铁块放上后,木板运动l m时,木板的速度多大?
(2)最终有几个铁块能留在木板上?
(3)最后一个铁块与木板右端距离多大?(g=10m/s2)
如图所示,K与虚线MN之间是加速电场.虚线MN与PQ之间是匀强电场,虚线PQ与荧光屏之间是匀强磁场,且MN、PQ与荧光屏三者互相平行.电场和磁场的方向如图所示.图中A点与O点的连线垂直于荧光屏.一带正电的粒子从A点离开加速电场,速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场,在离开偏转电场后进入匀强磁场,最后恰好垂直地打在荧光屏上.已知电场和磁场区域在竖直方向足够长,加速电场电压与偏转电场的场强关系为U=Ed,式中的d是偏转电场的宽度,磁场的磁感应强度B与偏转电场的电场强度E和带电粒子离开加速电场的速度v0关系符合表达式v0=,若题中只有偏转电场的宽度d为已知量,则:
(1)画出带电粒子轨迹示意图;
(2)磁场的宽度L为多少?
(3)带电粒子在电场和磁场中垂直于v0方向的偏转距离分别是多少?
在建筑工地上,我们常常看到工人用重锤将柱桩打入地下的情景.对此,我们可以建立这样一个力学模型:重锤的质量为m,从距桩顶高H处自由下落,柱桩的质量为M,重锤打击柱桩后不反弹且打击时间极短.柱桩受到地面的阻力恒为f,空气阻力忽略不计.利用这一模型,计算重锤一次打击柱桩时桩进入地下的深度.
一位同学这样解:
设柱桩进人地面的深度为h,对全程运用动能定理,得:
mg(H+h)+Mgh-fh=0
可解得:h=……
你认为该同学的解法是否正确?如果正确,请求出结果;如果不正确,请说明理由,并列式求出正确的结果.
如图,半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内.小球A、B质量分别为m、βm(β为待定系数).A球从工边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑,与静止于轨道最低点的B球相撞,碰撞后A、B球能达到的最大高度均为R,碰撞中无机械能损失.重力加速度为g.试求:
(1)
待定系数β
(2)
第一次碰撞刚结束时小球A、B各自的速度和B球对轨道的压力
(3)
小球A、B在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度,并讨论小球A、B在轨道最低处第n次碰撞刚结束时各自的速度.
有人设想用如图所示的装置来选择密度相同、大小不同的球状纳米粒子.粒子在电离室中电离后带正电,电量与其表面积成正比.电离后,粒子缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域I,再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域II,其中磁场的磁感应强度大小为B,方向如图.收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上.半径为r0的粒子,其质量为m0、电量为q0,刚好能沿O1O3直线射入收集室.不计纳米粒子重力.(V球=πr3,S球=4πr2)
试求图中区域II的电场强度
试求半径为r的粒子通过O2时的速率
讨论半径r≠r2的粒子刚进入区域II时向哪个极板偏转.
神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律.天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成.两星视为质点,不考虑其它天体的影响,A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示.引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T.
可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2,试求m(用m1、m2表示)
求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式
恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ms的2倍,它将有可能成为黑洞.若可见星A的速率v=2.7×105 m/s,运行周期T=4.7π×104 s,质量m1=6 ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?(G=6.67×10-11 N·m2/kg2,ms=2.0×1030 kg)
在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.
请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷q/m
若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B多大?此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少?
如图所示,坡道顶端距水平面高度为h,质量为m1的小物块A从坡道顶端由静止滑下,进入水平面上的滑道时无机械能损失,为使A制动,将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上,一端与质量为m2档的板B相连,弹簧处于原长时,B恰位于滑道的末端O点.A与B撞时间极短,碰后结合在一起共同压缩弹簧,已知在OM段A、B与水平面间的动摩擦因数均为μ,其余各处的摩擦不计,重力加速度为g,求
物块A在与挡板B碰撞前瞬间速度v的大小
弹簧最大压缩量为d时的弹性势能Ep(设弹簧处于原长时弹性势能为零).
如图所示,在x<0与x>0的区域中,存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B1>B2.一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出,要使该粒子经过一段时间后又经过O点,B1与B2的比值应满足什么条件?
有个演示实验,在上下面都是金属板的玻璃盒内,放入了许多用锡箔纸揉成的小球,当上下板间加上电压后,小球就上下不停地跳动.现取以下简化模型进行定量研究.如图所示,电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置,相距为d,与电动势为ε、内阻可不计的电源相连.设两板之间只有一个质量为m的导电小球,小球可视为质点.已知:若小球与极板发生碰撞,则碰撞后小球的速度立即变为零,带电状态也立即改变,改变后,小球所带电荷符号与该极板相同,电量为极板电量的α倍(α<<1).不计带电小球对极板间匀强电场的影响.重力加速度为g.
欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动,电动势ε至少应大于多少?
设上述条件已满足,在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动.求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量.