如图所示的水平转盘可绕竖直轴OO′旋转,盘上水平杆上穿着两个质量均为的小球A和B。现将A和B分别置于距轴和处,并用不可伸长的轻绳相连。已知两球与杆之间的最大静摩擦力都是。试分析转速从零逐渐增大,两球对轴保持相对静止过程中,在满足下列条件下,与、、的关系式。
(1)绳中刚出现张力时;
(2)A球所受的摩擦力方向改变时;
(3)两球相对轴刚要滑动时。
宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点,沿水平方向以初速度抛出一个小球,测得小球经时间落到斜坡另一点Q上,斜坡的倾角,已知该星球的半径为,引力常量为,求该星球的密度(已知球的体积公式是)。
如图所示为放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成,其中倾斜直轨AB与水平直轨CD长均为L=3m,圆弧形轨道APD和BQC均光滑,AB、CD与两圆弧形轨道相切,BQC的半径为r=1m,APD的半径为R=2m,O2A、O1B与竖直方向的夹角均为q=37°。现有一质量为m=1kg的小球穿在滑轨上,以Ek0的初动能从B点开始沿AB向上运动,小球与两段直轨道间的动摩擦因数均为μ=,设小球经过轨道连接处均无能量损失。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)要使小球能够通过弧形轨道APD的最高点,初动能EK0至少多大?
(2)求小球第二次到达D点时的动能;
(3)小球在CD段上运动的总路程。(第(2)(3)两问中的EK0取第(1)问中的数值)
飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端,此时,测得离子从A出发后返回B端飞行的总时间为t2(不计离子重力)。
(1)忽略离子源中离子的初速度用t1计算荷质比。
(2)离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速,设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管,在改进后的方法中,它们从A出发后返回B端飞行的总时间通常不同,存在时间差Δt,可通过调节电场E使Δt=0。求此时E的大小。
质量为m=0.04Kg的导电细杆ab置于倾角为300的平行放置的光滑导轨上,导轨宽为d=0.4m,杆ab与导轨垂直,如图所示,匀强磁场垂直导轨平面且方向向下,磁感应强度为B=1T。已知电源电动势E=1.5V,内阻r=0.2Ω,试求当电阻R取值为多少时,释放细杆后杆ab保持静止不动。导轨和细杆的电阻均忽略不计,g取10m/s2。
如图所示,斜面体ABC固定在地面上,小球p从A点静止下滑。当小球p开始下滑时,另一小球q从A点正上方的D点水平抛出,两球同时到达斜面底端的B处。已知斜面AB光滑,长度L=2.5m,斜面倾角为θ=30°。不计空气阻力,g取10m/s2。求:
(1)小球p从A点滑到B点的时间;
(2)小球q抛出时初速度的大小和D点离地面的高度h。