如图所示装置中,平行板电场中有一质量为m,带电量为q的小球(可视为质点),用长L的细线拴住后在电场中处于平衡位置,此时线与竖直方向的夹角为θ,两板间的距离为d,求:
(1)小球带何种电荷?
(2)两板间的电势差是多少?
(3)把线拉成竖直向下的位置,放开后小球到达平衡位置时的速度为多大?
(4)在平衡位置给小球多大的初速度,可以让小球恰好在竖直平面内作圆周运动?
如图甲所示, CD为半径的光滑绝缘圆弧轨道,其所对应的圆心角
,轨道末端水平。木板B长
、质量
,静止放置在粗糙水平地面MN上,左端位于M点,上表面与CD轨道末端相切。PQ左侧为匀强磁场区域,磁感应强度
,方向垂直纸面向外。PQ右侧为匀强电场区域,电场强度随时间变化的关系如图乙所示,规定电场方向竖直向下为正方向。一质量
、带电量
的滑块A在某一时刻由C点静止释放。已知滑块A与木板B之间的动摩擦因素
,木板B与水平地面之间的动摩擦因素
,可将滑块视为质点,
取
。求:
(1)滑块A滑至圆弧轨道最低点时的速度大小和此时滑块A对轨道的压力。
(2)若滑块A在时进入电场区域,滑块A最终静止时离D点的距离。
(3)若滑块A在时进入电场区域,滑块A最终静止时离D点的距离。
如图甲,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定,M、P之间接电阻箱R,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B = 0.5T。质量为m的金属杆a b水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆a b,测得最大速度为vm。改变电阻箱的阻值R,得到vm与R的关系如图乙所示。已知轨距为L = 2m,重力加速度g取l0m/s2,轨道足够长且电阻不计。
⑴ 当R = 0时,求杆a b匀速下滑过程中产生感生电动势E的大小及杆中的电流方向;
⑵ 求金属杆的质量m和阻值r;
⑶ 当R = 4Ω时,求回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功W。
(15分)如图所示,一质量为m、电荷量为q的带正电的小球以水平初速度v0从离地高为h的地方做平抛运动,落地点为N,不计空气阻力,求:
(1)若在空间加一个竖直方向的匀强电场,使小球沿水平方向做匀速直线运动,则场强E为多大?
(2)若在空间再加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场,小球的落地点仍为N,则磁感应强度B为多大?
(9分)一辆汽车的质量是5×10kg,发动机的额定功率为60kW,汽车所受阻力恒为2000N,如果汽车从静止开始以2m/s
的加速度做匀加速直线运动,功率达到最大后汽车又以额定功率运动了一段距离达到了最大速度,在整个过程中汽车运动了100m。下面是甲、乙两位同学关于此过程中汽车牵引力做功的解法:
甲同学的解法:①
W=Pt=6×10×10J=6×10
J②
乙同学的解法:F=ma+f=5×10×2+2000=1.2×10
N③
W=Fs=1.2×10×100J=1.2×10
J④
请对上述两位同学的解法做出评价并说明理由。若你认为两同学的解法都不正确,请给出你的解法。
(7分)神舟飞船是我国自主研制的载人宇宙飞船系列,达到国际领先水平。某飞船发射升空进入预定轨道后,绕地球做匀速圆周运动。已知飞船用t秒时间绕地球运行了n圈,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,求飞船绕地球飞行时距地面的高度h。