如图所示,一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下,固定在水平面上.整个空间存在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场.一电荷量为q(q>0)、质量为m的小球P在球面上做水平的匀速圆周运动,圆心为O′.球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ().为了使小球能够在该圆周上运动,求磁感应强度B的最小值及小球P相应的速率.(已知重力加速度为g)
如图所示,两足够长且不计其电阻的光滑金属轨道,如图所示放置,间距为d=1 m,在左端斜轨道部分高h=1.25 m处放置一金属杆a,斜轨道与平直轨道区域以光滑圆弧连接,在平直轨道右端放置另一金属杆b,杆a、b电阻Ra=2 Ω、Rb=5 Ω,在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场,磁感强度B=2 T.现杆b以初速度v0=5 m/s开始向左滑动,同时由静止释放杆a,杆a由静止滑到水平轨道的过程中,通过杆b的平均电流为0.3 A;从a下滑到水平轨道时开始计时, a、b杆运动速度-时间图象如图所示(以a运动方向为正),其中ma=2 kg,mb=1 kg,g取10 m/s2,求:
(1)杆a在斜轨道上运动的时间;
(2)杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量;
(3)在整个运动过程中杆b产生的焦耳热.
如图所示,一小车置于光滑水平面上,轻质弹簧右端固定,左端栓连物块b,小车质量M=3 kg,AO部分粗糙且长L=2 m,动摩擦因数μ=0.3,OB部分光滑.另一小物块a,放在车的最左端,和车一起以v0=4 m/s的速度向右匀速运动,车撞到固定挡板后瞬间速度变为零,但不与挡板粘连.已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内.a、b两物块视为质点,质量为m=1 kg,碰撞时间极短且不粘连,碰后一起向右运动(g取10 m/s2).求:
(1)物块a与b碰后的速度大小;
(2)当物块a相对小车静止时小车右端B到挡板的距离;
(3)当物块a相对小车静止时在小车上的位置到O点的距离.
如图所示,木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变,当θ=30°时,可视为质点的一小木块恰好能沿着木板匀速下滑.若让该小木块从木板的底端以大小恒定的初速率v0的速度沿木板向上运动,随着θ的改变,小物块沿木板滑行的距离x将发生变化,重力加速度为g.
(1)求小物块与木板间的动摩擦因数;
(2)当θ角满足什么条件时,小物块沿木板滑行的距离最小,并求出此最小值.
如图甲所示,弯曲部分AB和CD是两个半径都为0.3 m的圆弧轨道,中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径)轨道,分别与上下圆弧轨道相切连接,BC段的长度L为0.2 m.下圆弧轨道与水平轨道相切,其中D、A分别是上下圆弧轨道的最高点与最低点,整个轨道固定在竖直平面内.有一质量为0.3 kg的小球以一定的速度沿水平轨道向右运动并从A点进入圆弧,不计小球运动中的一切阻力,求:
(1)如果小球从D点以5 m/s的速度水平飞出,求落地点与D点的水平距离;
(2)如果小球从D点以5 m/s的速度水平飞出,求小球过圆弧A点时对轨道的压力;
(3)如果在D点右侧平滑连接一半径R=0.4 m的半圆形光滑轨道DEF,如图乙所示,要使小球不脱离轨道运动,求小球在水平轨道上向右运动的速度大小范围(计算结果可以用根式表示).
如图所示,载人小车和弹性球静止在光滑长直水平面上,球的质量为m,人与车的总质量为16m.人将球以水平速率v推向竖直墙壁,球又以速率v弹回,人接住球后再以速率v(相对地面)将球推向墙壁,如此反复.
(1)在人第一次将球推出的过程中,人做了多少功?
(2)人经几次推球后,再也不能接住球?