做曲线运动的物体,在其轨迹上某一点的加速度方向 ( )
A. 为通过该点的曲线的切线方向
B. 与物体在这点所受的合外力方向垂直
C. 与物体在这点速度方向一致
D. 与物体在这点速度方向的夹角一定不为零
一个做匀速直线运动的物体,突然受到一个与运动方向不在同一直线上的恒力作用时,物体运动为 ( )
A. 继续做直线运动
B. 一定做曲线运动
C. 不可能做匀变速运动
D. 与运动形式不能确定
下列说法中正确的是( )
A. 某点瞬时速度的方向就在曲线上该点的切线上
B. 曲线运动的速度不一定变化
C. 曲线运动的加速度不一定变化
D. 曲线运动的速率不一定变化
真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图所示,光照前两板都不带电,以光照射 A 板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。电子逸出时其速度是向各个方向的,作为一种简化模型,我们假设所有逸出的电子都垂直于 A 板向 B 板运动,且电子离开 A 板时的动能在 0 到 Ekm 之间概率均匀,即动能在任意 Ek 到 Ek+∆Ek 之间的电子数都相等。已知单位时间内从 A 板逸出的电子数为 N0,忽略电子的重力及它们之间的相互作用,保持光照条件不变,a 和 b 为接线柱。电子逸出时的最大动能为 Ekm,元电荷为 e.
(1)图示装置可看作直流电源,试判断该电源的正负极并求其电动势 E。
(2)当 ab 间接有用电器时,AB 板间电压为某一小于电动势的值 Uab,此时初速度较小的电子将不能到达 B 板,求此时能够到达 B 板的电子数 N 与 N0 的比值,以及此时电路中电流强度 I 与短路电流 I0 的比值。
(3)在对外供电时,并不是所有的电源其路端电压与电源电动势之间都满足 U=E-Ir,其中 r 为一与外电路无关的量,但可以证明在上述简化模型中这一关系成立。试证明之,并求出相应的 r。
1932 年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点,解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中。某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示,图乙为俯视图。回旋加速器的核心部分为两个 D 形盒,分别为 D1、D2。D 形盒装在真空容器里,整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中,磁场可以认为是匀强磁场,且与 D 形盒
底面垂直。两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。D 形盒的半径为 R,磁场的磁感应强
度为 B。设质子从粒子源 A 处进入加速电场的初速度不计。质子质量为 m、电荷量为+q。加速器接入一定频率的高频交变电源,加速电压为 U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。求:
(1)质子第一次经过狭缝被加速后进入 D2 盒时的速度大小 v1 和进入 D2 盒后运动的轨道半径 r1;
(2)质子被加速后获得的最大动能 Ek 和交变电压的频率 f;
(3)若两 D 形盒狭缝之间距离为 d,且 d<<R。计算质子在电场中运动的总时间 t1 与在磁场中运动总时间 t2,并由此说明质子穿过电场时间可以忽略不计的原因。
可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏,如图所示,有一企鹅在倾角为 37°的倾斜冰面上,先以加速度 a=0.5m/s2 从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”,t=8s 时,突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行,最后退滑到出发点,完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。已知企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数 µ=0.25, sin37°=0.60,cos37°=0.80,重力加速度 g 取 10m/s2。求:
(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小;
(2)企鹅在冰面向前滑动的加速度大小;
(3)企鹅退滑到出发点时的速度大小。(结果可用根式表示)