如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上。整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。现有一质量为m、带电荷量为+q的小球A,从距B球为S处自由释放,并与B球发生碰撞。碰撞中无机械能损失,且A球的电荷量始终不变。已知B球质量为A球质量的3倍,A、B小球均可视为质点。求:
(1)A球与B球碰撞前瞬间的速度v0;
(2)求A球与B球第一次碰撞后瞬间,A球的速度v1和B球的速度v2;
(3)B球被碰后的运动为周期性运动,其运动周期,要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,求劲度系数k的可能取值。
图为汤姆生在1897年测量阴极射线(电子)的比荷时所用实验装置的示意图。K为阴极,A1和A2为连接在一起的中心空透的阳极,电子从阴极发出后被电场加速,只有运动方向与A1和A2的狭缝方向相同的电子才能通过,电子被加速后沿00’方向垂直进人方向互相垂直的电场、磁场的叠加区域。磁场方向垂直纸面向里,电场极板水平放置,电子在电场力和磁场力的共同作用下发生偏转。已知圆形磁场的半径为r,圆心为C。
某校物理实验小组的同学们利用该装置,进行了以下探究测量:
第一步:调节两种场的强弱。当电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B时,使得电子恰好能够在复合场区域内沿直线运动。
第二步:撤去电场,保持磁场和电子的速度不变,使电子只在磁场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过推算得到电子的偏转角为α(CP与OO′下之间的夹角)。求:(1)电子在复合场中沿直线向右飞行的速度;
(2)电子的比荷;
(3)有位同学提出了该装置的改造方案,把球形荧屏改成平面荧屏,并画出了如图18的示意图。已知电场平行金属板长度为L1, 金属板右则到荧屏垂直距离为L2。实验方案的第一步不变,可求出电子在复合场中沿直线向右飞行的速度。第二步撤去磁场,保持电场和电子的速度不变,使电子只在电场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过屏上刻度可直接读出电子偏离屏中心点的距离。同样可求出电子的比荷。
请你判断这一方案是否可行?并说明相应的理由。
滑板运动是青少年喜爱的一项活动。如图16所示,滑板运动员以某一初速度从A点水平离开h=0.8m高的平台,运动员(连同滑板)恰好能无碰撞的从B点沿圆弧切线进入竖直光滑圆弧轨道,然后经C点沿固定斜面向上运动至最高点D。圆弧轨道的半径为1m,B、C为圆弧的两端点,其连线水平,圆弧对应圆心角θ=106°,斜面与圆弧相切于C点。已知滑板与斜面问的动摩擦因数为μ =,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,运动员(连同滑板)质量为50kg,可视为质点。试求:
(1)运动员(连同滑板)离开平台时的初速度v0;
(2)运动员(连同滑板)通过圆弧轨道最底点对轨道的压力;
(3)运动员(连同滑板)在斜面上滑行的最大距离。
如图所示,宽度为L=0.40 m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=2.0Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.40 T。一根质量为m=0.1kg的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动,运动速度v=0.50 m/s,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。求:
(1)在闭合回路中产生的感应电流的大小;
(2)作用在导体棒上的拉力的大小及拉力的功率;
(3)当导体棒移动50cm时撤去拉力,求整个运动过程中电阻R上产生的热量。
莫公园里有一个斜面大滑梯,一位小同学从斜面的顶端由静止开始滑下,其运动可视为匀变速直线运动。已知斜面大滑梯的高度为3m,斜面的倾角为370,这位同学的质量为30Kg,他与大滑梯斜面间的动摩擦因数为0.5。不计空气阻力,取g=10 m/s2,sin370=0.6,cos370=0.8。求:
(1)这位同学下滑过程中的加速度大小;
(2)他滑到滑梯底端时的速度大小;
(3)他滑到滑梯底端过程中重力的冲量大小。
用伏安法测量电阻阻值R,并求出电阻率r。某同学电路如图13所示。给定电压表、电流表、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻及导线若干。
(1)待测电阻是一均匀材料制成的金属丝(横截面为圆形),用尺测量其长度,用螺旋测微器测量其直径,结果分别如图11和图12所示。
由图可知其长度为__________cm,直径为________mm。
(2)闭合电键后,发现电流表示数为零、电压表示数与电源电动势相同,则发生故障的是 (填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)。
(3)对照电路的实物连接画出正确的电路图。
(4)图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值,请在图中作出U-I图线。
(5)求出的电阻值R =__________________Ω(保留3位有效数字)。
(6)请根据以上测得的物理量写出电阻率的表达式ρ =_______________。