如图12所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为2l,分别带有等量的负、正电荷,在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为m、电荷量为q(q>0)的小球(可视为质点),在外力作用下静止在轨道的中点P处。孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道,轨道上距A板l处有一固定档板,长为l的轻弹簧左端固定在挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q。撤去外力释放带电小球,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔(不与金属板A接触)后与薄板Q一起压缩弹簧,由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与Q接触过程中不损失机械能。小球从接触Q开始,经历时间T0第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回。由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开弹簧的瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与弹簧接触时小球电荷量的(k>1)。
(1)小球第一次接触薄板Q后,则弹簧的最大弹性势能多大;
(2)假设小球被第N次弹回两板间后向右运动的最远处恰好到达B板,小球从开始运动到被第N次弹回两板间向右运动到达B板的总时间。
排球运动是一项同学们喜欢的体育运动.为了了解排球的某些性能,某同学让排球从距地面高h1="1.8" m处自由落下,测出该排球从开始下落到第一次反弹到最高点所用时间为t="1.3" s,第一次反弹的高度为h2="1.25" m.已知排球的质量为m="0.4" kg,(g取10 m/s2),不计空气阻力. 求:
(1)排球与地面的作用时间.
(2)排球对地面的平均作用力的大小.
如图所示,空间某平面内存在如题图所示的磁场,折线PAQ是磁场的分界线,在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小都为B。折线的顶角∠A=90°,P、Q是折线上的两点,AP=AQ=L。现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PQ方向射出,不计微粒的重力。
(1)若外加一匀强电场后,以速度v0射出的微粒恰能沿PQ做直线运动,求电场强度的大小及方向;
(2)若撤去电场,为使微粒从P点以某一速度v射出后,经过一次偏转直接到达折线的顶点A点,求初速度v的大小;
(3)对于不同的初速度,微粒还能途经A点并能到达Q点,求微粒的初速度v应满足的条件及其从P点到达Q点所用的时间。
如图(甲)所示,轻质细线绕过两个光滑的轻滑轮,线的一端系一质量M=0.4kg重物,重物置于倾角为=300的光滑斜面上(绳GH段平行于斜面),另一端系一质量为m=0.1kg、电阻为r=0.5
的金属杆。在竖直平面内有间距为L=1m的足够长的平行光滑金属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R=1
的电阻(导轨电阻不计),磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场与导轨平面垂直。开始时金属杆置于导轨下端,将重物由静止释放,最终能沿斜面匀速下滑。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,g取10 m/s2;求:
(1)重物匀速下滑的速度v的大小;
(2)当M匀速运动时,突然剪断细线,m继续上升h=0.9m高度后达到最高点,求此过程中R上产生的焦耳热;
(3)对一定的磁感应强度B,重物的质量M取不同的值,测出相应的重物做匀速运动时的速度,可得出v-M实验图线。图(乙)中画出了磁感应强度分别为B1和B2时的两条实验图线,试根据实验结果计算B1和B2的比值。
如图所示,质量为m的小球从四分之一光滑圆弧轨道顶端静止释放,从轨道末端O点水平抛出,击中平台右下侧挡板上的P点。以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系,挡板形状满足方程 y=6-x2(单位:m),小球质量m="0.4" kg,圆弧轨道半径R=1.25m,g 取10 m/s2;求:
(1)小球对圆弧轨道末端的压力大小;
(2)小球从O点到P点所需的时间(结果可保留根号)。
光滑水平地面上停放着甲、乙两辆平板车,一根轻绳跨过乙车的定滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦),绳的一端与甲车相连,另一端被甲车上的人拉在手中,已知每辆车和人的质量均为30 kg,两车间的距离足够远.现在人用力拉绳,两车开始相向运动,人与甲车保持相对静止,当乙车的速度为0.5 m/s时,停止拉绳.
①人在拉绳过程做了多少功?
②若人停止拉绳后,至少应以多大速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞?