在物理学上,常利用测定带电粒子的受力情况来确定复合场中场强的大小和方向。如图所示,在立方体区域内存在待测定的匀强电场和匀强磁场,在其左侧分别是加速电场和速度选择器,用于获取特定速度的带电粒子。装置中,灯丝A接入电源后发出电子,P为中央带小圆孔的竖直金属板,在灯丝A和金属板P之间接入电源甲,使电子加速;在间距为d的水平正对金属板C、D间接入电源乙,在板间形成匀强电场。C、D间同时存在垂直纸面向外、大小为 B0的匀强磁场(左右宽度与两板相同)。现将电源甲、乙的输出电压分别调到U1、U2,使电子沿直线运动进入待测区域,如图中虚线所示。电子质量为m、电量为e,重力不计,从灯丝出来的电子初速不计,整个装置置于真空室内。
(1)用笔画线代替导线将电源甲、乙接人装置,以满足题中要求;
(2)求电子从P板出来的速度v0及U1、U2。满足的关系式;
(3)调节U1、U2使电子以不同的速度大小沿+X轴进入待测区域,测得电子刚连入时受力大小均为F,由此,你能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息?
(4)保持电子进入待测区域的速度大小仍为V0,转动待测区域(转动中电场、磁场相对坐标轴的方向不变),使电子沿Y轴或Z轴方向射入。测得电子刚射入时受力大小如下表所示,根据表中信息又能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息?
(18分) 如图所示,轻质长绳水平地跨过相距的两个定滑轮A、B上,质量为
的物块悬挂在绳上O点,O与A、B两滑轮的距离相等,在轻绳两端C、D分别施加竖直向下的恒力
,先托住物块,使绳处于水平拉直状态. 从静止释放物块,在物块下落过程中,保持C、D两端的拉力
不变,则:
(1)当物块下落距离为多大时,物块的加速度为零.
(2)当物块下落上述距离的过程中,克服C端恒力做的功
为多少?
(3)求物体下落的最大速度和最大距离
.
如图所示,在倾角为的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B.它们的质量分别为
、
,弹簧的劲度系数为
,C为一固定挡板,系统处于静止状态.现开始用一恒力
沿斜面方向拉物块A使之向上运动,求物块B刚要离开C时物块A的加速度
和从开始到此时物块A的位移
.(重力加速度为
)
如图所示,竖直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径为R,A端与圆心O等高,AD为与水平方向成45°角的斜面,B端在O的正上方,一个小球在A点正上方由静止开始释放,自由下落至A点后进入圆形轨道并恰能到达B点.求:
(1)到达B点的速度大小?(2)释放点距A点的竖直高度;(3)小球落到斜面上C点时的速度大小和方向.
如图,在倾角为的足够长的光滑绝缘斜面上,带正电的物块A和不带电绝缘物块B相距
.
,物块A位于斜面底端,斜面处于范围足够大、方向平行斜面向上的匀强电场中。将A、B同时由静止释放,两物块恰好在AB中点处发生第一次碰撞, A、B碰撞过程相互作用时间极短,已知A、B碰撞过程无机械能损失,且A的电荷没有转移,A、B均可视为质点,重力加速度为
。求:
(1)第一次相碰前瞬间A、B的速度大小;
(2)第一次碰撞后,第二次碰撞前,A、B之间的最大距离;
(3)若斜面长度有限,要使A、B仅能在斜面上发生两次碰撞,试求斜面长度的范围。
如图所示:矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场,虚线框外为真空区域;半径为、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内,直径AB垂直于水平虚线MN,圆心O为MN的中点,半圆管的一半处于电场中。一带正电的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内,小球可视为质点,质量为
,电量为
,当小球达到B点时,对管壁的压力为
,重力加速度为
,求:
(1)匀强电场的电场强度;(2)若小球能从矩形框的右边界NP离开电场,矩形区域MNPQ的最小面积
.