(15分)如图15所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8 m.有一质量为500 g的带电小环套在直杆上,正以某一速度沿杆匀速下滑,小环离开杆后正好通过C端的正下方P点.(g取10 m/s2)求:
(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向;
(2)小环在直杆上匀速运动时速度的大小;
(3)小环运动到P点的动能.
如图甲所示,有一足够长的粗糙斜面,倾角θ=37°,一滑块以初速度v0=16m/s从底端A点滑上斜面,滑至B点后又返回到A点.滑块运动的图象如图乙所示,求:(已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2)
(1)AB之间的距离;
(2)滑块再次回到A点时的速度。
两个相同的小球A和B,质量均为m,用长度相同的两根细线把A、B两球悬挂在水平天花板上的同一点O,并用长度相同的细线连接A、B两小球,然后,用一水平方向的力F作用在小球A上,此时三根细线均处于直线状态,且OB细线恰好处于竖直方向,如图所示。如果不考虑小球的大小,两小球均处于静止状态,则:
(1)OB绳对小球的拉力为多大?
(2)OA绳对小球的拉力为多大?
(3)作用力F为多大?
如图所示,等边三角形AQC的边长为2L,P、D分别为AQ、AC的中点.水平线QC以下是水平向左的匀强电场,区域Ⅰ(梯形PQCD)内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B0;区域Ⅱ(三角形APD)内的磁场方向垂直纸面向里,区域Ⅲ(虚线PD之上、三角形APD以外)的磁场与区域Ⅱ大小相等、方向相反.带正电的粒子从Q点正下方,距离Q为L的O点以某一速度射入电场,在电场力作用下以速度v0垂直QC到达该边中点N,经区域Ⅰ再从P点垂直AQ射入区域Ⅲ(粒子重力忽略不计).求:
(1)求该粒子的比荷;
(2)求该粒子从O点运动到N点的时间t1和匀强电场E;
(3)若区域Ⅱ和区域Ⅲ内磁场的磁感应强度为3B0,则粒子经过一系列运动后会返回至O点,求粒子从N点出发再回到N点的运动过程所需的时间t.
如图甲所示,光滑的薄平板A长L=1m,质量M=2kg,放在光滑水平桌面上,平板右端与桌边相齐,在平板上距右端d=0.6m处放一比荷为C/Kg的带电体B(大小可忽略).在桌面上方区域内有电场强度不同的匀强电场,
左侧电场强度为E=10V/m,方向水平向右;右侧电场强度为左侧的5倍,方向水平向左.在薄平板A的右端施加恒定的水平作用力F,同时释放带电体B.经过一段时间后,在
处带电体B与薄平板A分离,其后带电体B到达桌边缘时动能恰好为零.g=10m/s2.求:
(1)处到桌面右侧边缘的距离;
(2)加在薄平板A上恒定水平作用力F的大小;
(3)从B与A分离开始计时,在乙图上画出此后B运动的速度时间图象,并标明相关物理量的坐标.
如图所示,在同一竖直平面内,一轻质弹簧一端固定,静止斜靠在光滑斜面上,另一自由端恰好与水平线齐平,一长为
的轻质细线一端固定在
点,另一端系一质量为
的小球,
点到
的距离为
.现将细线拉至水平,小球从位置
由静止释放,到达
点正下方时,细线刚好被拉断.当小球运动到
点时恰好能沿斜面方向压缩弹簧,不计碰撞时的机械能损失,弹簧的最大压缩量为
(在弹性限度内),求:
(1)细线所能承受的最大拉力;
(2)斜面的倾角;
(3)弹簧所获得的最大弹性势能.