(15分)如图所示,在直角坐标系中,x轴水平,y轴竖直,x轴上方空间只存在重力场,第III象限存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面向里的匀强磁场,在第Ⅳ象限由沿x轴负方向的匀强电场,场强大小与第III象限存在的电场的场强大小相等.一质量为m,带电荷量大小为q的质点a,从y轴上y=h处的P1点以一定的水平速度沿x轴负方向抛出,它经过x=﹣2h处的P2点进入第Ⅲ象限,恰好做匀速圆周运动,又经过y轴上方y=﹣2h的P3点进入第Ⅳ象限,试求:
(1)质点a到达P2点时速度的大小和方向;
(2)第III象限中匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度的大小;
(3)质点a进入第Ⅳ象限且速度减为零时的位置坐标.
在光滑水平面上建立直角坐标系xOy,大小不计,质量为1kg的物体静止在坐标原点O处.现在物体受到大小F1=1N,方向沿x轴正方向的力作用,1s后变成大小F2=1N,方向沿y轴正方向的力作用,又经过1s后再变成水平力F3的作用,F3作用1s后物体静止,求:
(1) 3s末物体的位置坐标。
(2) F3的大小和方向。
在离开水平面20m高处以15m/s相同的速率分别竖直向下和水平抛出A、B两个物体,结果同时落地,g取10m/s2,求:
(1)A、B两个物体抛出的时间差。
(2) A、B两个物体落地时的距离。
如图所示,质量为4kg的物体在水平面上受到大小为20 N,方向与水平面成37º角斜向上的拉力F的作用,沿水平面做速度为2m/s的匀速运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,g取10m/s2,求:
(1) 拉力F的大小。
(2) 撤去F后物体滑行的距离。
一质量M = 0.8 kg的中空的、粗细均匀的、足够长的绝缘细管,其内表面粗糙、外表面光滑;有一质量为m = 0.2 kg、电荷量为q = 0.1 C的带正电滑块以水平向右的速度进入管内,如图甲所示。细管置于光滑的水平地面上,细管的空间能让滑块顺利地滑进去,示意图如图乙所示。运动过程中滑块的电荷量保持不变。空间中存在垂直纸面向里的水平匀强磁场,磁感应强度为B = 1.0 T。(取水平向右为正方向,g =" 10" m/s2)
(1)滑块以v0 = 10 m/s的初速度进入细管内,则系统最终产生的内能为多少?
(2)滑块最终的稳定速度 vt取决于滑块进入细管时的初速度v0
①请讨论当v0的取值范围在0至60 m/s的情况下,滑块和细管分别作什么运动,并求出vt 和v0的函数关系?
②以滑块的初速度v0横坐标、滑块最终稳定时的速度vt 为纵坐标,在丙图中画出滑块的vt—v0图像(只需作出v0的取值范围在0至60 m/s的图像)。
如图16所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上.在xOy平面内有与y轴平行的匀强电场,在半径为R的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场.在圆的左边放置一带电微粒发射装置,它沿x轴正方向发射出一束具有相同质量m、电荷量为q(
q>0)和初速度为v的带电微粒.发射时,这束带电微粒分布在0<y<2R的区间内。已知重力加速度大小为g,若从A点射出的带电微粒平行于x轴从C点进入磁场区域,并从坐标原点O沿y轴负方向离开。
(1)求电场强度和磁感应强度的大小;
(2)请指出这束带电微粒与x轴相交的区域,并指出这束带电微粒中哪些粒子在磁场中运动的时间最长;最长时间为多少?