如图所示,平行于直角坐标系y轴的PQ是用特殊材料制成的,只能让垂直打到PQ界面上的电子通过.其左侧有一直角三角形区域,分布着方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,其右侧有竖直向上场强为E的匀强电场.现有速率不同的电子在纸面上从坐标原点O沿不同方向射到三角形区域,不考虑电子间的相互作用.已知电子的电荷量为e,质量为m,在△OAC中,OA=a,θ=60°(即.∠AOC=60°)求:
(1)能通过PQ界面的电子所具有的最大速度是多少?
(2)在PQ右侧x轴上什么范围内能接收到电子.
考点分析:
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足够长的光滑水平导轨PC、QD与粗糙竖直导轨MC'、ND'之间用光滑的
圆弧导轨PM和QN连接,O为圆弧轨道的圆心,如图甲所示.已知导轨间距均为L=0.2m,圆弧导轨的半径为R=0.25m.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B随时间t的变化图象如图乙所示.水平导轨上的金属杆A
1在外力作用下,从较远处以恒定速度v
=1m/s水平向右运动,金属杆A
2从距圆弧顶端MN高H=0.4m处由静止释放.当t=0.4s时,撤去施于杆A
1上的外力;随后的运动中杆A
1始终在水平导轨上,且与A
2未发生碰撞.已知金属杆A
1、A
2质量均为m=4.0×10
-4kg,A
2与竖直导轨间的动摩擦因数为μ=0.5.金属杆A
1、A
2的电阻均为r=5Ω,其余电阻忽略不计,重力加速度g=10m/s
2.试求:
(1)金属杆A
2沿竖直导轨下滑过程中的加速度;
(2)金属杆A
2滑至圆弧底端PQ的速度;
(3)整个过程中回路产生的焦耳热Q.
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如图所示,与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E的匀强电场(上、下及左侧无界).一个质量为m、电量为q=mg/E的可视为质点的带正电小球,在t=0时刻以大小为V
的水平初速度向右通过电场中的一点P,当t=t
1时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场,使得小球能竖直向下通过D点,D为电场中小球初速度方向上的一点,PD间距为L,D到竖直面MN的距离DQ为L/π.设磁感应强度垂直纸面向里为正.
(1)如果磁感应强度B
为已知量,试推出满足条件时t
1的表达式(用题中所给物理量的符号表示)
(2)若小球能始终在电场所在空间做周期性运动.则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度B
及运动的最大周期T的大小.
(3)当小球运动的周期最大时,在图中画出小球运动一个周期的轨迹.
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撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动,完整的过程可以简化成三个阶段:持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落.在第二十九届北京奥运会比赛中,身高1.74m的俄罗斯女运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩打破世界纪录.设伊辛巴耶娃从静止开始以加速度a=1.0m/s
2匀加速助跑,速度达到v=8.0m/s时撑杆起跳,使重心升高h
1=4.20m后越过横杆,过杆时的速度不计,过杆后做自由落体运动,重心下降h
2=4.05m时身体接触软垫,从接触软垫到速度减为零的时间t=0.90s.已知伊辛巴耶娃的质量m=65kg,重力加速度g取10m/s
2,不计撑杆的质量和空气的阻力.求:
(1)伊辛巴耶娃起跳前的助跑距离;
(2)伊辛巴耶娃在撑杆起跳上升阶段至少要做的功;
(3)在伊辛巴耶娃接触软垫到速度减为零的过程中,软垫对运动员平均作用力的大小.
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如图所示,物块A的质量为M,物块B、C的质量都是m,并都可看作质点,且m<M<2m.三物块用细线通过滑轮连接,物块B与物块C的距离和物块C到地面的距离都是L.现将物块A下方的细线剪断,若物块A距滑轮足够远且不计一切阻力.求:
(1)若B不能着地,求
满足的条件;
(2)若B能着地,物块A距离最初位置上升的最大高度.
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长为6L、质量为6m的匀质绳,置于特制的水平桌面上,绳的一端悬垂于桌边外,另一端系有一个可视为质点的木块,其质量为15m,如图所示.木块在AB段与桌面无摩擦,在BE段与桌面的动摩擦因数为μ,匀质绳与桌面的摩擦可忽略.初始时刻用手按住木块使其停在A处,绳处于绷紧状态,AB=BC=CD=DE=L,放手后,木块最终停在C处.桌面距地面高度大于6L.
(1)求木块刚滑至B点时的速度v和μ的值.
(2)若木块与BE段的动摩擦因数为μ
1=0.35,则木块最终停在何处?
(3)是否存在一个μ
2值,能使木块从A处放手后,最终停在E处,且不在运动?若能,求出该μ
2值;若不能,简要说明理由.
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