(10分)质量为m、带电荷量为+q的微粒在O点以初速度v0与水平方向成θ角射出,如图所示,重力加速度为g.
(1)如果微粒只在重力和电场力作用下沿v0方向做匀速直线运动,则电场的大小和方向。
(2)若微粒在运动过程中所受阻力的大小恒为f.如果在某方向上加上一定大小的匀强电场后,能保证微粒仍沿v0方向做直线运动,试求所加匀强电场电场强度的最小值.
如图所示,一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S。气体最初的体积为V0,气体最初的压强为P0/2.;气缸内壁光滑且气缸是导热的。开始活塞被固定,打开固定螺栓K,活塞下落,经过足够长时间后活塞停在B处。设周围环境温度保持不变。已知大气压强为P0,,重力加速度为g。求:活塞停在B点时活塞下落的距离h。
如图所示,两平行金属板E、F之间电压为U,两足够长的平行边界MN、PQ区域内,有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力),由E板中央处静止释放,经F板上的小孔射出后,垂直进入磁场,且进入磁场时与边界MN成60°角,最终粒子从边界MN离开磁场。求:
(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径r;
(2)两边界MN、PQ的最小距离d;
(3)粒子在磁场中运动的时间t。
如图所示,小物块A、B由跨过定滑轮的轻绳相连,A置于倾角为37°的光滑固定斜面上,B位于水平传送带的左端,轻绳分别与斜面、传送带平行。传送带始终以速度v0=2m/s向右匀速运动,某时刻B从传送带左端以速度v1=6m/s向右运动,经一段时间回到传送带的左端。已知A、B质量均为1kg,B与传送带间的动摩擦因数为0.2,斜面、轻绳、传送带均足够长,A不会碰到定滑轮,定滑轮的质量与摩擦均不计。g取 10m/s2,sin37°=0.6。求:
⑴B向右运动的总时间;
⑵B回到传送带左端时的速度;
⑶上述过程中B与传送带间因摩擦产生的总热量。
(12分) 如图,等量异种点电荷,固定在水平线上的M、N两点上,有一质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷)的小球,固定在长为L的绝缘轻质细杆的一端,细杆另一端可绕过O点且与MN垂直的水平轴无摩擦地转动,O点位于MN的垂直平分线上距MN为L处。现在把杆拉起到水平位置,由静止释放,小球经过最低点B时速度为v,取O点电势为零,忽略q对等量异种电荷形成电场的影响。求:
(1)小球经过B点时对杆的拉力大小;
(2)在+Q、-Q形成的电场中,A点的电势φA;
(3)小球继续向左摆动,经过与A等高度的C点时的速度大小。
(9分)一个人最多能提起质量m0=20kg的重物。在倾角θ=15°的固定斜面上放置一物体(可视为质点),物体与斜面间动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求人能够向上拖动该重物质量的最大值m。