如图所示,竖直平面直角坐标系中,一半径为R的绝缘光滑管道位于其中,管道圆心坐标为(0,R),其下端点与x轴相切于坐标原点,其上端点与y轴交于C点,坐标为(0,2R)。在第二象限内,存在水平向右、范围足够大的匀强电场,场强大小为。在x≥R,y≥0范围内,有水平向左、范围足够大的匀强电场,场强大小为
。现有一与x轴正方向夹角为450,足够长的绝缘斜面位于第一象限的电场中,斜面底端坐标为(R,0)。x轴上0≤x≤R范围内是水平光滑轨道,左端与管道下端相切,右端与斜面底端平滑连接。有一质量为m,带电量为+q的小球,从静止开始,由斜面上某点A下滑,通过水平光滑轨道(不计转角处能量损失),从管道下端点B进入管道(小球直径略小于管道内径,不计小球的电量损失)。试求:
(1)小球至少从多高处滑下,才能到达管道上端点C?要求写出此时小球出发点的坐标。
(2)在此情况下,小球通过管道最高点C受到的压力多大?方向如何?
如图甲所示,水平放置的平行金属板A和B的距离为d,它们的右端安放着垂直于金属板的靶MN,现在A、B板上加上如图乙所示的方波形电压,电压的正向值为U0,反向电压值为,且每隔T/2变向1次。现将质量为m的带正电,且电荷量为q的粒子束从AB的中点O以平行于金属板的方向OO′射入,设粒子能全部打在靶上而且所有粒子在A、B间的飞行时间均为T。不计重力的影响,试问:
(1)定性分析在t=0时刻从O点进入的粒子,在垂直于金属板的方向上的运动情况。
(2)在距靶MN的中心O′点多远的范围内有粒子击中?
(3)要使粒子能全部打在靶MN上,电压U0的数值应满足什么条件?(写出U0、m、d、q、T的关系式即可)
如图所示,物块M和m用一不可伸长的细绳通过定滑轮连接,m放在倾角的固定光滑斜面上,而穿过竖直杆PQ的物块M可沿杆无摩擦地下滑,物块的质量关系为M=3m。开始时M处于A点,细绳水平,此时OA段的绳长为L=4.0m,现将M由静止释放,当M下滑高度h=3.0m到达B点,求此时M的速度?(g=10m/s2)
如图所示,一内壁光滑的细管弯成半径为R=0.4m的半圆形轨道CD,竖直放置,其内径略大于小球的直径,水平轨道与竖直半圆轨道在C点连接完好。置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连,B处为弹簧的自然状态。将一个质量为m=0.8kg的小球放在弹簧的右侧后,用力向左侧推小球而压缩弹簧至A处,然后将小球由静止释放,小球运动到C处后对轨道的压力为F1=58N。水平轨道以B处为界,左侧AB段长为x=0.3m,与小球的动摩擦因数为,右侧BC段光滑。g=10m/s2,求:
(1)弹簧在压缩时所储存的弹性势能。
(2)小球运动到轨道最高处D点时对轨道的压力大小。
某研究小组为测量一个遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图所示安装;
③接通打点计时器(其打点周期为0.02s);
④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车与纸带所受的阻力恒定)。在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图所示(已知纸带左端与小车相连)请分析纸带数据,回答下列问题:
(1)电动小车运动的最大速度为_______ m/s
(2)电动小车关闭电源后加速度大小为m/s2
(3)电动小车的额定功率为W。
一辆值勤的警车停在平直公路边,当警员发现从他旁边以v="10" m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去追赶,经t0="2s" 警车发动起来,以加速度a="2" m/s2做匀加速运动,试问:
(1)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少?
(2)若警车能达到的最大速度是vm="12" m/s,达到最大速度后匀速运动。则警车发动起来后至少要多长的时间才能追上违章的货车?