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
kg,电荷量q=0.2C。将弹簧保持原长拉至水平后,以初速度
竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方
点时速度恰好水平,其大小v=15m/s。若
、
相距R=1.5m,小球P在点
与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量
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=lT的匀强磁场。此后,小球P在竖直平面内做半径r=0.5m的匀速圆周运动。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
。则。
(1)判断小球P所带电性,并说明理由。
(2)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹性势能变化了多少?
(3)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。
(8分)如图所示,重力G1=8 N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上, PA偏离竖直方向37°角,PB水平且连在所受重力为G2=100 N的木块上,木块静止于倾角为37°的斜面上, (取
,已知
,
),试求:
(1) 绳PB上的拉力的大小
(2)木块所受斜面的弹力与摩擦力.
(10分)在一条平直公路上,甲、乙两辆汽车原来静止,乙车在前,甲车在后,两者之间的距离为l0=85m,t=0时甲车开始向右做匀加速直线运动,加速度a1=2.5m/s2,甲车运动t0=6.0s后,乙车开始向右做匀加速直线运动,加速度a2=5.0m/s2,求:
(1)乙车开始运动时两车之间的距离
(2)经多长时间两车第一次相遇
(3)两次相遇之间两车的最远距离
(7分)从160 m高空静止的汽球上自由落下一物体,此物体下落第2 s末张开降落伞匀速下落,求物体落到地面上所用的时间。
(8分)如图所示,在矩形abcd区域内存在着匀强磁场,两个不同带电粒子从顶角c处沿cd方向射入磁场,分别从p、q两处射出。已知cp连线和cq连线与ca边分别成30°和60°角,不计两粒子的重力。
(1)若两粒子的比荷相同,求两粒子在磁场中运动的时间之比;
(2)若两粒子比荷不同,但都是由静止经同一电场加速后进入磁场的,求两粒子在磁场中运动的速率之比。
(12分)如图所示,在直角坐标系的第二象限和第四象限中的直角三角形区域内,分布着磁感应强度均为B=5.0×10-3T的匀强磁场,方向分别垂直纸面向外和向里。一质量m=6.4×10-27kg、电荷量q=+3.2×10-19C的带电粒子(带电粒子重力不计),由静止开始经加速电压U=1250V的电场(图中未画出)加速后,从坐标点M(-4,
)m处平行于x轴向右运动,并先后通过两个匀强磁场区域。
(1)求带电粒子在磁场中的运动半径;(结果保留根号)
(2)在图中画出从直线x=-4m到直线x=4m之间带电粒子的运动轨迹;
(3)求出带电粒子在两个磁场区域偏转所用的时间。