(20分)如图所示,轻弹簧一端连于固定点O,可在竖直平面内自由转动,另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q="0.2" C.将弹簧拉至水平后,以初速度V0="20" m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平,其大小V="15" m/s.若O、O1相距R="1.5" m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间,小球P脱离弹簧,小球N脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的弱强磁场。此后,小球P在竖直平面内做半径r="0.5" m的圆周运动。小球P、N均可视为质点,小球P的电荷量保持不变,不计空气阻力,取g="10" m/s2。那么,
(1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹力做功为多少?
(2)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。
(3)若题中各量为变量,在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示,其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。
(10分)某人站在h=8.5m的高台上,将放在水平台面上一个质量m=2kg的铁球抓起,以与水平方向成45°夹角斜向上抛出,已知抛出点离地面的高H=10m,球抛出时的速度v0=5m/s(忽略空气阻力,g取10m/s2)。求:
(1)球落地时的速度;
(2)这一过程人对球做了多少功
一质量为m、带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入一圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为30°,同时进入场强大小为E,方向沿x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,通过了b点正下方c点,如图所示,已知 b到O的距离为L,粒子的重力不计,试求:
⑴画出粒子运动的轨迹,并求出磁感应强度B;
⑵求出圆形匀强磁场区域的最小半径和最小面积;
⑶求出b点到c点的距离
如图所示,平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距0.5 m,与水平面夹角为30°,不计电阻,广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度B=0.4 T,垂直导轨放置两金属棒和
,长度均为0.5 m,电阻均为0.1Ω,质量分别为0.1 kg和0.2 kg,两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动。现
棒在外力作用下,以恒定速度ν=1.5m/s沿着导轨向上滑动,
棒则由静止释放。试求:(取g="10" m/s2)
(1)金属棒产生的感应电动势;
(2)闭合回路中的最小电流和最大电流;
(3)金属棒的最终速度。
如图甲所示,物体A、B的质量分别是mA=4.0㎏和mB=3.0㎏,用轻弹簧相连放在光滑水平面上,物体B右侧与竖直墙相接触。另有一物体C从t=0时以一定速度向右运动,在t=4时与物体A相碰,并立即与A粘在一起不再分开。物块C的v-t图像如图乙所示。求:
(1)物块C的质量mc;
(2)墙壁对物块B的弹力在4s到8s的时间内对B做的功W及在4s到12s的时间内对B的冲量I的大小和方向;
(3)B离开墙后弹簧具有的最大弹性势能EP.
(5分)质量为5kg的物体静止置于水平地面上,现对物体施以水平方向的恒定拉力,将拉力撤去,物体运动的v—t图象如图所示,试求:(1)物体所通过的位移;(2) 物体受到的滑动摩擦力;(3)0~3s滑动摩擦力对物体所做的功;(4)水平拉力对物体所做的功;(5)拉力在1s末的功率.