如图,一绝缘细圆环半径为r,环面处于水平面内,场强为E的匀强电场与圆环平面平行。环上穿有一电量为+q、质量为m的小球,可沿圆环做无摩擦的圆周运动。若小球经A点时速度的方向恰与电场垂直,且圆环与小球间沿水平方向无力的作用(设地球表面重力加速度为g)。则:(1)小球经过A点时的速度大小vA是多大? (2)当小球运动到与A点对称的B点时,小球的速度是多大?圆环对小球的作用力大小是多少?
如图所示,质量为m=kg的小球置于倾角为30°的光滑固定斜面上,劲度系数为k=200N/m的轻弹簧一端系在小球上,另一端固定在P点,小球静止时,弹簧与竖直方向的夹角为30°.取g=10m/s2.求: ⑴小球对斜面的压力的大小; ⑵弹簧的伸长量; ⑶弹簧被剪断的瞬间,小球的加速度.
一物体在水平推力F=15N的作用下沿水平面作直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如图所示.g取10m/s2,求: ⑴ 0~4s和4~6s物体的加速度大小; ⑵物体与水平面间的动摩擦因数μ和物体的质量m; ⑶在0~6s内物体运动平均速度的大小.
(16分)如图(a)所示,斜面倾角为370,一宽为l=0.43m的有界匀强磁场垂直于斜面向上,磁场边界与斜面底边平行.在斜面上由静止释放一正方形金属线框,线框沿斜面下滑,下边与磁场边界保持平行.取斜面底边重力势能为零,从线框开始运动到恰好完全进入磁场的过程中,线框的机械能E和位移s之间的关系如图(b)所示,图中①、②均为直线段.已知线框的质量为m=0.1kg,电阻为R=0.06Ω,重力加速度取g=l0m/s2.求: (1)金属线框与斜面间的动摩擦因数; (2)金属线框刚进入磁场到恰完全进入磁场所用的时间; (3)金属线框穿越磁场的过程中,线框中产生的最大电功率: (4)请在图(c)中定性地画出金属线框从开始运动到完全穿出磁场的过程中,线框ab边两端的电势差Uab随时间t变化的图像.
(15分)如图所示的坐标系中,第一象限内存在与x轴成300角斜向下的匀强电场,电场强度E=400N/C;第四象限内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场,x轴方向的宽度OA=20cm,轴负方向无限大,磁感应强度B=1×10-4T.现有一比荷为=2×1011C/kg的正离子(不计重力),以某一速度v0从O点射入磁场,α=600,离子通过磁场后刚好从A点射出,之后进入电场. (1)求离子进入磁场B的速度v0的大小; (2)离子进入电场后,经多少时间再次到达x轴上; (3)若离子进入磁场B后,某时刻再加一个同方向的匀强磁场使离子做完整的圆周运动,求所加磁场磁感应强度的最小值.
(14分)如图所示,足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内,导轨间距为l,b、c两点间接一阻值为R的电阻.ef是一水平放置的导体杆,其质量为m、有效电阻值为R,杆与ab、cd保持良好接触。整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直·现用一竖直向上的力F拉导体杆,使导体杆从静止开始做加速度为的匀加速直线运动,在上升高度为h的过程中,拉力做功为W,g为重力加速度,不计导轨电阻及感应电流间的相互作用.求: (1)导体杆上升到h时所受拉力F的大小; (2)导体杆上升到h过程中通过杆的电量; (3)导体杆上升到h过程中bc间电阻R产生的焦耳热.