静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以x = 0为中心，沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电量为 -q，其动能与电势能之和为－A（0 < A < qφ0）。忽略重力。求：
粒子所受电场力的大小；
粒子的运动区间；
粒子的运动周期。
如图所示，纸面内有一固定的金属导轨，它由长为
的直线段
和以
点为圆心、半径为、在
处开有小缺口的圆环两部分组成. 另一直导线
以 为圆心，沿逆时针方向匀速转动，周期为
.直导线与导轨接触良好，导轨和直导线单位长度电阻均为
．整个空间有磁感应强度为
、方向垂直于纸面向外的匀强磁场．当直导线转动到与的夹角为
（只考虑
到达
点之前的情况）时，求 
（1）固定导轨消耗的电功率；
（2）圆环缺口两端的电势差
．
如图所示的钢板由倾斜部分和水平部分组成，水平部分足够长，两部分之间由一小段圆弧面相连接．在钢板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道，斜面的倾角为
．现有两个质量均为
、半径均为
（不能忽略）的均匀球沿圆槽轨道排列，在施加于1号球的水平外力作用下均静止，此时1号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为
．现撤去外力使小球开始滑动，然后两个小球均以相同速度滑动到水平槽内．已知整个过程中系统无机械能损失，重力加速度为
．求：
（1）两球在水平槽中一起匀速运动的速度．
（2）从开始运动到两球在水平槽中一起匀速运动的过程中，1号球机械能的变化量
(6分)如图所示，某种自动洗衣机进水时，洗衣机缸内水位升高，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气（可视为理想气体），通过压力传感器可感知管中的空气压力，从而控制进水量．若进水前细管内空气的体积为
，压强为
，当洗衣缸内水位缓慢升高(假设细管内空气温度不变)，被封闭空气的压强变为
时（
>1）．求：细管内进水的体积．
(18分)在竖直平面内，以虚线为界分布着如图所示的匀强电场和足够大的匀强磁场，各区域磁场的磁感应强度大小均为
，匀强电场方向竖直向下，大小为
，倾斜虚线与
轴之间的夹角为60°，竖直虚线与轴的交点为
点．一带正电的
粒子从
点以速度
与
轴成30o角射入左侧磁场，划过一段圆弧后粒子穿过倾斜虚线进入匀强电场，经电场偏转后恰好从A点射出进入右侧轴下方磁场区域．已知带正电粒子的电荷量为
，质量为
(粒子重力忽略不计)．求：
（1）带电粒子通过倾斜虚线时的位置坐标；
（2）粒子到达点时速度的大小和方向以及匀强电场的宽度
；
（3）若在粒子从点出发的同时，一不带电的
粒子从点以速度
沿轴正方向匀速运动，最终两粒子相碰，求粒子速度的可能值．
如图，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，其主要部件为缓冲滑块
和质量为
的缓冲车厢．在缓冲车的底板上，沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN．缓冲车的底部，安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B．导轨内的缓冲滑块由高强度绝缘材料制成，滑块上绕有闭合矩形线圈
，线圈的总电阻为
，匝数为
，
边长为
．假设缓冲车以速度
与障碍物
碰撞后，滑块立即停下，此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动，从而实现缓冲，一切摩擦阻力不计．
（1）求滑块的线圈中最大感应电动势的大小；
（2）若缓冲车厢向前移动距离后速度为零，缓冲车厢与障碍物和线圈的边均没有接触，则此过程线圈中通过的电量和产生的焦耳热各是多少？