如图所示,在光滑的水平面上有木块A和B,mA=0.5kg,mB=0.4kg,它们的上表面是粗糙的。今有一小铁块C,mC=0.1kg,以初速度v0=10m/s沿两木块表面滑过,最后停留在B上,此时B、C以共同速度v=1.5m/s运动,求:
(1)A运动的速度vA;
(2)C刚离开A时的速度vC;
(3)整个过程中因摩擦而产生的内能。
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如图所示,在长为 2L、宽为 L 的矩形区域 ABCD 内有电场强度大小为 E、方向竖直向下的匀强电场。一质量为 m,电量为 q 的带负电的质点,以平行于 AD 的初速度从 A 点射入该区域,结果该质点恰能从 C 点射出。(已知重力加速度为 g)
(1)计算该质点从 A 点进入该区域时的初速度 v0。
(2)若 P、Q 分别为 AD、BC 边的中点,现将 PQCD 区域内的电场撤去,则该质点的初速度v0为多大时仍能从 C 点射出?
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(17分)如图所示的平面直角坐标系xoy,在第Ⅰ象限内有平行于轴的匀强电场,方向沿y正方向;在第Ⅳ象限的正三角形区域内有匀强电场,方向垂直于xoy平面向里,正三角形边长为L,且边与y轴平行。一质量为、电荷量为q的粒子,从y轴上的点,以大小为的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的点进入第Ⅳ象限,又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限,且速度与y轴负方向成45°角,不计粒子所受的重力。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达点时速度的大小和方向;
(3)区域内磁场的磁感应强度的最小值。
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(12分).飞行时间质谱仪可以根据带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同的正离子,自a板小孔进入a、b之间的加速电场,从b板小孔射出,沿中心线进入M、N间的方形区域,然后到达紧靠在其右端的探测器。已知a、b间的电压为U0,间距为d,极板M、N的长度为L,间距均为0.2L,不计离子重力及经过a板时的初速度。
(1)若M、N板间无电场和磁场,求出比荷为k(q/m)的离子从a板到探测器的飞行时间
(2)若在M、N间只加上偏转电压U1,请说明不同的正离子在偏转电场中的轨迹是否重合
(3)若在M、N间只加上垂直于纸面的匀强磁场,已知进入a、b间的正离子有一价和二价两种,质量均为m,元电荷为e,试问:
①要使所有离子均通过M、N之间的区域从右侧飞出,求所加磁场磁感应强度的最大值
②要使所有离子均打在上极板M上,求所加磁场磁感应强度应满足的条件。
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如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为L,左侧接一阻值为R的电阻.区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场宽度为s.一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,受到F=0.5v+0.4(N)(v为金属棒速度)的水平外力作用,从磁场的左边界由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大.(已知:L=1 m,m=1 kg,R=0.3 Ω,r=0.2 Ω,s=1 m)
(1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动;
(2)求磁感应强度B的大小;
(3)若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v=v0-x,且棒在运动到ef处时恰好静止,则外力F作用的时间为多少?
(4)若在棒未出磁场区域时撤出外力,画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对应的各种可能的图线.
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如图所示,在竖直平面内有宽度为L足够长的金属导轨,导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0,导轨上有一导体棒在外力作用下以速度v0向左匀速运动;P、Q为竖直平面内两平行金属板,分别用导线和M、N相连,P、Q板长为d,间距也为d, P、Q板间虚线右侧为垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。现有一电量为q的带正电小球,从P、Q左边界的中点水平射入,进入磁场后做匀速圆周运动,重力加速度取g。求:
(1)带电小球的质量m;
(2)能够打在P板上的带电小球在磁场中运动的最短时间;
(3)能够打在P板上的带电小球速度v的取值范围。
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如图所示,在以坐标原点O为圆心,半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度为E,方向沿x轴负方向.匀强磁场方向垂直于xOy平面.一带负电的粒子(不计重力)从P(0,﹣R)点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经时间t0从O点射出.
(1)求匀强磁场的大小和方向;
(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从P点以相同的速度射入,经时间恰好从半圆形区域的边界射出.求粒子的加速度和射出时的速度大小;
(3)若仅撤去电场,带电粒子从O点沿Y轴负方向射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间.
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用轻质弹簧相连的质量均为2kg的A、B两物块都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动,弹簧处于原长,质量为4kg的物块C静止于前方,如图所示,B与C碰撞后二者粘在一起运动,求:
①当弹簧的弹性势能最大时,物块A的速度多大?
②弹簧弹性势能的最大值是多少?
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如图所示,光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接.在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场.现有一质量为m、电荷量为+q的小球从水平轨道上A点由静止释放,小球运动到C点离开圆轨道后,经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方,如图.小球可视为质点,小球运动到C点之前电荷量保持不变,经过C点后电荷量立即变为零).已知AB间距离为2R,重力加速度为g.在上述运动过程中,求:
1.电场强度E的大小;
2.小球在圆轨道上运动时的最大速率;
3.小球对圆轨道的最大压力的大小.
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如图,一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.1T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连,电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm,重力加速度大小取10m/s2.求出金属棒的质量。
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