如图所示,水平地面上有一竖直绝缘弹性薄挡板,板高h=5m,与板等高处有一水平放置的小篮筐,筐口的中心距挡板s=1m。整个空间存在匀强磁场和匀强电场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.2T,而匀强电场未在图中画出。质量
、电荷量
的带电小球(可视为质点),自挡板下端的左侧以不同的水平初速度
开始向左运动,恰能做匀速圆周运动,若小球与挡板相碰后以原速率弹回,且碰撞时间不计,碰撞前后电量不变,小球最后都能从筐口的中心处落入筐中(
)。试求:
(1)电场强度的大小和方向;
(2)小球运动的最大速率;
(3)小球运动的最长时间。(结果可用反三角函数表示,例如
,
)
(18分) 如图所示,绝缘水平面上相距
=1.6m的空间内存在水平向左的匀强电场
,质量
=0.1kg、带电量
=+1×
的滑块 (视为质点) 以
=4m/s的初速度沿水平面向右进入电场区域,滑块与水平面间的动摩擦因数
=0.4,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(g取10m/
)
(1)如果滑块不能离开电场区域,电场强度
的取值范围多大。
(2)如果滑块能离开电场区域,请计算并讨论后在
坐标中画出电场力对滑块所做的功
与电场力
的关系图象。
(12分)空间中取坐标系Oxy,在第一象限内平行于y轴的虚线MN与y轴距离为d,从y轴到MN之间的区域充满一个沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E,如图所示。初速可忽略的电子经过一个电场直线加速后,从y轴上的A点以平行于x轴的方向射入第一象限区域,A点坐标为(0,h)。已知电子带电量大小
,质量
,忽略电子重力的作用。则
(1)若电子从B飞离MN,飞离时速度大小
,且与初速度夹角
,求AB间电势差
;
(2)若加速电场的电势差可变,调节电势差,使电子经过x轴时的坐标为(2d,0),求加速电场的电势差U0 .
(12分) 如图所示,匀强电场场强的方向与水平方向成
角,有一带电量为
,质量为
的小球,用长为
的绝缘细线悬挂于O点,当静止时,细线恰被拉成水平方向,重力加速为g,求:
(1)小球的电性及匀强电场场强E的大小;
(2)若突然改变匀强电场方向,使其竖直向下,求小球摆到最低点时的速度及绳子的拉力大小。
如图所示,绷紧的传送带,始终以2 m/s的速度匀速斜向上运行,传送带与水平方向间的夹角θ=30°。现把质量为10 kg的工件轻轻地放在传送带底端P处,由传送带传送至顶端Q处。已知P、Q之间的距离为4 m,工件与传送带间的动摩擦因数为μ=
,取g=10 m/s2。
(1)通过计算说明工件在传送带上做什么运动;
(2)求工件从P点运动到Q点所用的时间。
A、B两列火车,在同一轨道上同向行驶,A车在前,其速度vA=10 m/s,B车在后,其速度vB=30 m/s,因大雾能见度低,B车在距A车x0=85 m时才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但B车要经过180 m才能停止,问:B车刹车时A车仍按原速率行驶,两车是否会相撞?若会相撞,将在B车刹车后何时相撞?若不会相撞,则两车最近距离是多少?