如图所示平面直角坐标系xoy位于竖直平面内,在坐标系的整个空间存在竖直向上的匀强电场,在区域Ⅰ(0≤x≤L)还存在匀强磁场,磁场方向垂直于xoy平面向里。在x轴上方有一光滑弧形轨道PQ,PQ两点间竖直高度差为。弧形轨道PQ末端水平,端口为Q (3L,
);某时刻一质量为m、带电荷量为+q的小球b从y轴上的M点进入区域I,其速度方向沿x轴正方向;小球b在I区内做匀速圆周运动。b进入磁场的同时,另一个质量也为m、带电荷量为-q的小球a从P点由静止释放。两小球刚好在x=2L上的N点(没具体画出)反向等速率相碰。重力加速度为g。
求:(l)电场强度E;
(2)a球到达N点时的速度v;
(3)M点的坐标。
(12分)如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的轨道MNP,其形状为半径R=1.0m圆环剪去了左上角120°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的数值距离是h=2.4m。用质量m1=0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点,用同种材料、质量为m2=0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块通过B点后做匀变速运动,其位移与时间的关系为x=6t-2t2,物块飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆轨道(不计空气阻力,g取10m/s2)。求:
⑴物块m2过B点时的瞬时速度vB及与桌面间的滑动摩擦因数μ;
⑵若轨道MNP光滑,物块m2经过轨道最低点N时对轨道的压力FN;=×-·
⑶若物块m2刚好能到达轨道最高点M,则释放m2后整个运动过程中其克服摩擦力做的功W。
(16分)一个物体放在足够大的水平地面上,图甲中,若用水平变力拉动,其加速度随力变化图像为图乙所示。现从静止开始计时,改用图丙中周期性变化的水平力F作用(g取10m/s2)。求:
⑴物体的质量及物体与地面间的动摩擦因数;
⑵若在周期性变化的力F作用下,物体一个周期内的位移大小;
⑶在周期性变化的力作下,21s内力F对物体所做的功。
(15分)如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲及人均处于静止状态 (已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。g取10m/s2。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。求:
⑴轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大?
⑵人受到的摩擦力是多大?方向如何?
⑶若人的质量m2=60kg,人与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.3,欲使人在水平面上不滑动,则物体甲的质量m1最大不能超过多少?
如图所示,热电子由阴极飞出时的初速忽略不计,电子发射装置的加速电压恒为U0,加速后电子从电容器两极板正中间沿平行板面的方向射入偏转电场。已知电容器板长和两板间距离均为L="10" cm,下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是L="10" cm.在电容器两极板间接一交变电压,上极板的电势随时间变化的图象如甲图。(每个电子穿过平行板的时间极短,可以认为电压是不变的)
求:(1)在t="0.06" s时刻,电子离开偏转电场的侧移距离y.
(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长?
如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形,固定在竖直面内,管口B、C的连线水平,在BC下方有一水平向右的匀强电场,整个半圆细管均处在电场中。质量为m、荷量为q的带正电小球从B点正上方的A点自由下落,A、B两点间的距离为2R。当小球到达圆管的最低点P时,对下方管壁的压力大小等于其重力的9倍。重力加速度为g。
求:(1)匀强电场的电场强度大小。
(2)小球在管中运动的最大动能。