真空中有一半径为R的虚线圆形区域内存在方向垂直纸面的匀强磁场,如图1所示,虚线圆的右侧放置一对水平正对放置的金属板M和N,两金属板的中心线O1O2与虚线圆的圆心O在同一水平线上.在圆上P点(位于O点的正下方)处有一点状电子源,电子源可以向各个方向发射速率均为v0的电子,当其中一个电子沿PO方向射入磁场时,电子恰好从圆上的O1点沿两板中心线射出,电子在进入金属板的瞬间给两板加上图2所示的交变电压,最后电子恰好从M板的边缘水平飞出。已知金属板的板长L=2.4R,板间距d=1.2R,电子的质量为m、电量为e,忽略电子的重力和相互间的作用力。求:
(1)圆形区域内的磁感应强度B;
(2)图2中和周期T;
(3)若在两板右端加一竖直探测板(图中未画出),电子经磁场偏转后从N板的左端水平射入两板间,同时在板间加上图2的交变电压,经电场偏转后垂直打在探测板上,若每秒打在探测板上的电子数为x,有70%的电子被吸收,30%的电子被原速率弹回两板间,探测板所受的平均作用力大小;
(4)在满足(3)的条件下,被原速率弹回的某电子在时刻返回两板间,求该电子在磁场中运动的总时间。
间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
用图示实验装置探究“碰撞中的不变量”实验,除了图示装置中的实验仪器外,下列仪器中还需要的是(_____)
A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.直流电源 E.交流电源
若实验中得到一条纸带如图所示,已知A、B车的质量分别为,则该实验需要验证的表达式是_____________________。(用图中物理量和已给出的已知量表示)
在“测定玻璃的折射率”实验中,如图所示,在玻璃砖的上侧竖直插两个大头针A、B,在下侧再竖直插两个大头针,在插入第三个大头针C时,应使它____。在插入第四个大头针时,有D、E两点,则计算折射率时,用________(选填“D”或“E”)点得到的值误差较小。
如图所示为一装置的截面图,其中AB段是半径为R=2L的四分之一圆轨道,CDO段为半径r=L的半圆形轨道,最高点O固定一个竖直挡板,小球碰后原速弹回,D为CDO轨道的中点,两轨道均光滑,如图连接且固定,现有一个质量为m的小球以某一速度v从A点进入轨道,并在竖直平面的轨道内运动。求:
(1)若要小球做完整的圆周运动,从A点进入轨道的速度v至少是多少?
(2)若小球从某一高度静止释放,且轨道承受最大压力为3mg,试分析小球应从轨道上离地面多高的位置释放。
(3)若轨道不光滑,小球以某一速度从A点进入轨道后,经挡板弹回时恰好返回A点,若将圆轨道AB换成直轨道(虚线所示),且与CDO圆弧光滑连接,直轨道的动摩擦因数和圆轨道相同,若小球以相同大小的速度从A点进入直轨道后,能再次返回A点吗,请简述原因。
原地纵跳摸高是篮球和羽毛球重要的训练项目。已知质量m=60 kg的运动员原地摸高为2.05米,比赛过程中,该运动员重心先下蹲0.5米,经过充分调整后,发力跳起摸到了2.85米的高度。假设运动员起跳时为匀加速运动,求:
(1)该运动员离地面时的速度大小为多少;
(2)起跳过程中运动员对地面的压力;
(3)从开始起跳到双脚落地需要多少时间?