【加试题】如图所示的xoy坐标系中,在第Ⅰ象限内存在沿y轴负向的匀强电场,第IV象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从y轴上的P点垂直进入匀强电场,经过x轴上的Q点以速度v进入磁场,方向与x轴正向成30°。若粒子在磁场运动中与y轴恰好相切后再回到电场,已知OQ=3L,粒子的重力不计,电场强度E和磁感应强度B大小均未知。求
(1)OP的距离;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)若在O点右侧22L处放置一平行于y轴的足够长挡板,粒子能击中挡板并被吸收,求粒子从P点进入电场到击中挡板的时间。
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【加试题】图中两根足够长的平行光滑导轨,相距1m水平放置,磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向上穿过整个导轨所在的空间.金属棒ab、cd质量分别为0.1kg和0.2kg,电阻分别为0.4Ω和0.2Ω,并排垂直横跨在导轨上.若两棒以大小相等的初速度3m/s向相反方向分开,不计导轨电阻,求:
(1)金属棒运动达到稳定后,ab棒的速度大小;
(2)金属棒运动达到稳定的过程中,ab上产生的焦耳热;
(3)金属棒运动达到稳定后,两棒间距离增加多少?
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自由式滑雪空中技巧是一项有极大观赏性的运动,其场地由①出发区、②助滑坡、③过渡区(由两段不同半径的圆弧平滑相连,其中CDE弧的半径为3m,DE弧的圆心角60º)、④ 跳台(高度可选)组成。比赛时运动员由A点进入助滑区做匀加速直线运动,经过渡区后沿跳台的斜坡匀减速滑至跳台F处飞出,运动员的空中动作一般须在54km/h到68km/h的速度下才能成功完成,不计摩擦和空气阻力,取g=10m/s2,求:
(1)某运动员选择由A点无初速滑下,测得他在②、④两段运动时间之比为t1:t2=3:1,,且已知AB=2EF,则运动员在这两坡段运动平均速度之比及加速度之比各为多少?
(2)另一质量60kg的运动员,选择高h = 4 m的跳台,他要成功完成动作,在过渡区最低点D处至少要承受多大的支持力?
(3)试求为了能成功完成空中动作,助滑过程中他至少需要消耗多少体能?
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如图所示,两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R.C的质量为m,A、B的质量都为,与地面间的动摩擦因数均为μ.现用水平向右的力拉A,使A缓慢移动,直至C恰好降到地面.整个过程中B保持静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.求:
(1)未拉A时,C受到B作用力的大小F;
(2)动摩擦因数的最小值μmin;
(3)A移动的整个过程中,拉力做的功W.
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如图所示,两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R的电阻.质量为m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下.当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求:
(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小l;
(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a;
(3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P.
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甲、乙两运动员在做花样滑冰表演,沿同一直线相向运动,速度大小都是1 m/s,甲、乙相遇时用力推对方,此后都沿各自原方向的反方向运动,速度大小分别为1 m/s和2 m/s.求甲、乙两运动员的质量之比.
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人的眼球可简化为如图所示的模型,折射率相同、半径不同的两个球体共轴,平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点.取球体的折射率为,且D=R,求光线的会聚角α.(示意图未按比例画出)
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如图甲所示,光滑的绝缘细杆水平放置,有孔小球套在杆上,整个装置固定于某一电场中。以杆左端为原点,沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。沿杆方向电场强度E随位置x的分布如图乙所示,场强为正表示方向水平向右,场强为负表示方向水平向左。图乙中曲线在0≤x≤0.20m和x≥0.4m范围可看作直线。小球质量m=0.02kg,带电量q=+1×10-6C。若小球在x2处获得一个v=0.4m/s的向右初速度,最远可以运动到x4处。
(1)求杆上x4到x8两点间的电势差大小U;
(2)若小球在x6处由静止释放后,开始向左运动,求:
a. 加速运动过程中的最大加速度am;
b. 向左运动的最大距离sm;
(3)若已知小球在x2处以初速度v0向左减速运动,速度减为零后又返回x2处,所用总时间为t0,求小球在x2处以初速度4v0向左运动,再返回到x2处所用的时间(小球运动过程中始终未脱离杆) 。你可能不会计算,但小球向左运动过程中受力特点你并不陌生,请展开联想,通过类比分析得出结果。
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如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内,两导轨间的距离为L,导轨间连接一个定值电阻,阻值为R,导轨上放一质量为m,电阻为的金属杆ab,金属杆始终与导轨连接良好,其余电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向里。重力加速度为g,现让金属杆从虚线水平位置处由静止释放。
(1)求金属杆的最大速度vm;
(2)若从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中,金属杆下落的位移为x,经历的时间为t,为了求出电阻R上产生的焦耳热Q,某同学做了如下解答:
①
②
③
联立①②③式求解出Q。
请判断该同学的做法是否正确;若正确请说明理由,若不正确请写出正确解答。
(3)在金属杆达最大速度后继续下落的过程中,通过公式推导验证:在Δt时间内,重力对金属杆所做的功WG等于电路获得的电能W电,也等于整个电路中产生的焦耳热Q。
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如图,光滑轨道ABCO固定在竖直平面内,圆弧AB的圆心角为600,O为圆心,半径为R=7.5cm,OB为半圆BCO的直径,光滑平台与轨道相切于A点。质量为M=2kg,长度为L=1.82m的木板静止在水平地面上,木板与水平地面的动摩擦因数为,木板上表面与平台上表面处于同一水平面上。物体P静止在木板上的某处,物体q在水平向左的恒力F=4N作用下,以V0=4m/s的初速度从木板右端向左运动,经过0.2s与p相碰并结合成一整体Q,P、q、Q与木板上表面的动摩擦因数为。当木板与平台相碰时被牢固粘连,Q滑离木板时立刻撤去恒力F,Q恰好能通过圆轨道BCO的最高点。P、q质量均为m=1kg, P、q、Q可看作质点,所有接触面的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取g=10 m/s2,求:
(1) 结合体Q刚过A点时轨道对它支持力;
(2)物体q开始运动时P、q的距离;
(3)木板与平台相碰时,结合体Q的速度大小。
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