如图所示,用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内,其弯曲部分是由两个半径均为R的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径),轨道底端D点与粗糙的水平地面相切。现一辆玩具小车m以恒定的功率从E点由静止开始出发,经过一段时间t之后,出现了故障,发动机自动关闭,小车在水平地面继续运动并进入“S”形轨道,从轨道的最高点A飞出后,恰好垂直撞在固定斜面B上的C点,C点与下半圆的圆心等高。已知小车与地面之间的动摩擦因数为μ,ED之间的距离为x0,斜面的倾角为30º。求:
(1)小车到达C点时的速度大小为多少?
(2)在A点小车对轨道的压力是多少,方向如何?
(3)小车的恒定功率是多少?
(9 分)如图所示,光滑水平地面上静止一质量为 2m 的物体A,在A的右侧一定距离处,质量为 3m 的弹性小球B物体悬挂在长为L的轻绳下,恰好与水平面接触,一颗质量为m的子弹以某一速度射入A,并留在A中,与B发生碰撞后轻绳最大摆角为 60° ,求子弹的速度 v0.
(9 分)如图所示,某复合光经过半圆形玻璃砖后分成 a、b两束光,其中光束 a与法线的夹角为 60°,光束b与法线的夹角为
45°,已知光在真空中的速度c=3.0×108m/s.则:
①a光在玻璃中的传播速度是多少?
②入射光绕O点逆时针至少再旋转多大角度就无折射光?
(9 分)如图所示,将一个绝热的汽缸竖直放在水平桌面上,在汽缸内用一个活塞封闭一定质量的气体.在活塞上面放置一个物体,活塞和物体的总质量为m,活塞的横截面积为S.已知外界的大气压为P0,不计活塞和汽缸之间摩擦.在汽缸内部有一阻值为R的电阻丝,电源的电压为U,在接通电源t时间后,发现活塞缓慢上升h高度.已知重力加速度为g,求
①外界对气体做多少功;②在这一过程中气体的内能改变了多少?
(12 分)如图所示,在平面直角坐标系xOy 内,第Ⅰ象限的等腰直角三角形 MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场.一质量为 m、电荷量为q的带正电粒子从电场中Q(-2h,-h)点以速度v0水平向右射出,经坐标原点O处射入第Ⅰ象限,最后以垂直于PN的方向射出磁场. 已知MN平行于x轴,N点的坐标为(2h,2h),不计粒子的重力,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)带电粒子从O点射出电场时与水平方向夹角α的正切值tan α;
(3)磁感应强度B的大小.
如图所示,在平直的公路上有 A、B、C、D四地,已知|AB|=|CD|.甲、乙两质点同时从A地由静止出发做匀加速直线运动,加速度大小分别为 a1、a2,一段时间后,甲到达D地时乙刚好到达C地.现使甲、乙分别从A、B两地同时由静止出发,乙还是保持做加速度大小为a2的匀加速直线运动;甲先做加速度大小为a3的匀加速直线运动,速度增大到某一值时,就保持这一速度做匀速直线运动,一段时间后,甲、乙同时到达了D地,此时乙的速度刚好等于甲的速度.已知加速度a1、a2的大小分别为6m/s2和 4m/s2,求加速度 a3的大小.