(18分) 如图所示,在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域,圆心坐标为O1(a,0),圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场。在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内,有一沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E。一质量为m、电荷量为+q(q>0)的粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入,当速度方向沿x轴正方向时,粒子恰好从O1点正上方的A点射出磁场,不计粒子重力。求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)粒子在第一象限内运动到最高点时的位置坐标;
(3)若粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入第一象限,当速度方向沿x轴正方向的夹角=30°时,求粒子从射入磁场到最终离开磁场的时间t。
(15分)钚的放射性同位素静止时衰变为铀核
和α粒子,并放出能量为0.097 MeV的γ光子,其它的能量都转化为
和α粒子的动能.已知:
、
和α粒子的质量分别为mPu=239.0521u、mU=235.0439u和mα=4.0026u,1u=931.5 MeV/c2.
(1)写出衰变方程.
(2)求α粒子的动能(忽略γ光子的动量).
在某市区内,一辆小汽车在平直公路上以速度vA向东匀速行驶,一位观光游客正由南向北从斑马线上横过马路,汽车司机发现前方有危险(游客正在D处向北走)经0.7s作出反应,从A点开始紧急刹车,但仍将正步行至B处的游客撞伤,该汽车最终在C处停下.为了清晰了解事故现场,现以下图示之:为了判断汽车司机是否超速行驶,并测出肇事汽车速度vA,警方派一车胎磨损情况与肇事车相当的车以法定最高速度vm=14.0m/s行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车的出事点B急刹车,恰好也在C点停下来.在事故现场测得AB=17.5m、BC=14.0m、BD=2.6m,问:
(1)该肇事汽车的初速度vA是多大?
(2)游客横过马路的速度是多大?
(12分)如图所示,同一竖直线的A、B两点,固定有等质量异种点电荷,电荷量为q,正、负如图所示,△ABC为一等边三角形(边长为L),CD为AB边的中垂线,且与右侧竖直光滑1/4圆弧轨道的最低点C相切,已知圆弧的半径为R,现把质量为m带电荷量为+Q的小球(可视为质点)由圆弧的最高点M静止释放,到最低点C时速度为v0。已知静电力常量为k,现取D为电势零点,求:
(1)在等量异种电荷的电场中,M点的电势φM;
(2)在最低点C轨道对小球的支持力FN为多大?
、如图所示,在竖直面内有固定轨道ABCDE,其中BC是半径为R的四分之一圆弧轨道,AB(AB>R)是竖直轨道,CE是足够长的水平轨道,CD>R。AB与BC相切于B点,BC与CE相切于C点,轨道的AD段光滑,DE段粗糙且足够长。一根长为R的轻杆两端分别固定有质量均为m的相同小球P、Q(视为质点),将轻杆锁定在图示位置,此位置Q与B等高。现解除锁定释放轻杆,轻杆将沿轨道下滑,Q球经过D点后,沿轨道继续滑行了3R而停下。重力加速度为g。求:
(1)P球到达C点时的速度大小v1;
(2)两小球与DE段轨道间的动摩擦因数;
(3)Q球到达C点时的速度大小v2。
、如图所示,电源的电动势E=110V,电阻R1=21Ω,电动机绕组的电阻R0=0.5Ω,电键S1始终闭合。当电键S2断开时,电阻R1的电功率是525W;当电键S2闭合时,电阻R1的电功率是336W,求
(1)电源的内电阻;
(2)当电键S2闭合时电动机的输出的功率。