12分)如图所示,abcd是一个正方形盒子.cd边的中点有一个小孔e.盒子中有沿ad方向的匀强电场.一个质量为m带电粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内,并恰好从e处的小孔射出.求:
⑴该带电粒子从e孔射出时的速度大小.
⑵该过程中电场力对该带电粒子做的功.
如图甲所示,将一质量m=3kg的小球竖直向上抛出,小球在运动过程中的速度随时间变化的规律如图乙所示,设空气阻力大小恒定不变,g=10m/s2,求
(1)小球在上升过程中受到阻力f的大小。
(2)小球在4s末的速度v及此时离抛出点的高度h。
如图所示,足够长的光滑绝缘水平台左端固定一被压缩的绝缘轻质弹簧,一个质量m =0.04kg,电量q=+2×10-4C的可视为质点的带电滑块与弹簧接触但不栓接.某一瞬间释放弹簧弹出滑块,滑块从水平台右端A点水平飞出,恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的最高B点,并沿轨道滑下.已知AB的竖直高度h=0.45m,倾斜轨道与水平方向夹角为α=37°,倾斜轨道长为L=2.0m,带电滑块与倾斜轨道的动摩擦因数μ=0.5.倾斜轨道通过光滑水平轨道CD(足够长)与光滑竖直圆轨道相连,在C点没有能量损失,所有轨道都绝缘,运动过程滑块的电量保持不变.只有在竖直圆轨道处存在场强大小为E=2×103V/m,方向竖直向下的匀强电场.cos37°=0.8,sin37°=0.6,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)被释放前弹簧的弹性势能?
(2)要使滑块不离开圆轨道,竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件?
(3)如果竖直圆弧轨道的半径R=0.9m,滑块进入轨道后可以有多少次通过竖直圆轨道上距水平轨道高为0.01m的点P位置?
图中滑块和小球的质量均为m,滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动,小球与滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连,轻绳长为L.开始时,轻绳处于水平拉直状态,小球和滑块均静止.现将小球由静止释放,当小球到达最低点时,滑块刚好被一表面涂有黏性物质的固定挡板粘住,在极短的时间内速度减为零,小球继续向左摆动,当轻绳与竖直方向的夹角θ=60°时小球到达最高点.求:
(1)滑块与挡板刚接触时(滑块与挡板还未相互作用)滑块与小球的速度分别为多少?
(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中,绳的拉力对小球做的功.
真空室中有如图甲所示的装置,电极K持续发出的电子(初速不计)经过电场加速后,从小孔O沿水平放置的偏转极板M、N的中心轴线OO¢射入.M、N板长均为L,间距为d,偏转极板右边缘到荧光屏P(足够大)的距离为S.M、N两板间的电压UMN随时间t变化的图象如图乙所示.调节加速电场的电压,使得每个电子通过偏转极板M、N间的时间等于图乙中电压UMN的变化周期T.已知电子的质量、电荷量分别为m、e,不计电子重力.
(1)求加速电场的电压U1;
(2)欲使不同时刻进入偏转电场的电子都能打到荧光屏P上,求图乙中电压U2的范围.
如图所示,隧道是高速公路上的特殊路段也是事故多发路段之一.某日,一轿车A因故恰停在隧道内离隧道入口d="50" m的位置.此时另一轿车B正以v0="90" km/h的速度匀速向隧道口驶来,轿车B的驾驶员在进入隧道口时,才发现停在正前方的轿车A并立即采取制动措施.假设该驾驶员反应时间t1="0.57" s,轿车制动系统响应 (开始踏下制动踏板到实际制动) 时间t2="0.03" s,轿车制动时制动力恒为自身重力的0.75倍,假设运动方向不发生变化,g取10 m/s2.
(1)试通过计算说明该轿车B会不会与停在前面的轿车A相撞?
(2)若会相撞,那么撞前瞬间轿车B速度大小为多少?若不会相撞,那么停止时与轿车A的距离为多少?