如图,在轴上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向外;在轴下方存在匀强电场,电场方向与平面平行,且与轴成夹角。一质量为、电荷量为的粒子以初速度从轴上的点沿轴正方向射出,一段时间后进入电场,进入电场时的速度方向与电场方向相反;又经过一段时间,磁场的方向变为垂直于纸面向里,大小不变。不计重力。
(1)求粒子从点出发至第一次到达轴时所需时间;
(2)若要使粒子能够回到点,求电场强度的最大值。
如图所示,半径R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=37°,另一端点C为轨道的最低点。C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板,木板质量M=1kg,上表面与C点等高。质量为m=1kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0=1.2m/s的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道。已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2。求:
(1)物块经过C点时的速度vC;
(2)若木板足够长,物块在木板上相对滑动过程中产生的热量Q。
按照科学家的设想,将来人类离开地球到宇宙中生活,可以住在如图所示的宇宙村,它是一个圆环形的密封建筑,人们生活在圆环形建筑的内壁上。为了使人们在其中生活不至于有失重感,可以让它旋转。若这个建筑物的直径d=200m,要让人类感觉到像生活在地球上一样,求该建筑绕其中心轴转动的转速。(取g=10m/s2,)
(8分)如图所示,一根长L=1.5 m的光滑绝缘细直杆MN,竖直固定在场强为E=1.0×105 N/C、与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A,电荷量Q=+4.5×10-6 C;另一带电小球B穿在杆上可自由滑动,电荷量q=+1.0×10一6 C,质量m=1.0×10一2 kg。现将小球B从杆的上端N静止释放,小球B开始运动。(静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,取g=l0 m/s2)
(1)小球B的速度最大时,距M端的高度h1为多大?
(2)小球B从N端运动到距M端的高度h2=0.6l m的P点时(图中未画出P点),速度为v=1.0 m/s,若取N点的电势为零,求P点的电势
(8分)如图所示,空间存在水平方向的匀强电场E=2.0×104N/C,在A处有一个质量为0.3kg的质点,所带电荷量为q=+2.0×10-4C,用一长为L=600cm的不可伸长的绝缘细线与固定点O连接。AO与电场线平行处于水平状态,取g=10m/s2 .现让该质点在A处静止释放,求:
(1)质点第一次到达O点正下方时电场力做的功;
(2)质点第一次到达O点正下方时的速度大小ν。
(8分)如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=0.5Ω;开关闭合后“8V、 12W”的灯泡恰好能正常发光,电动机也正常工作,电动机M绕组的电阻R0=1Ω,求:
(1)电源的总功率;
(2)电动机的输出功率。