(12分)如图所示,公路上一辆汽车以v1="10" m/s的速度匀速行驶,汽车行至A点时,一人为搭车,从距公路30 m的C处开始以v2="3" m/s的速度正对公路匀速跑去,司机见状途中刹车,汽车做匀减速运动,结果车和人同时到达B点,已知AB="80" m,问:汽车在距A点多远处开始刹车,刹车后汽车的加速度有多大?
空间有一匀强电场,电场方向与纸面平行。一带正电、电量为q,质量为m的小球(重力不计),在恒定拉力F的作用下沿虚线以速度由M匀速运动到N,如图所示。已知力F和MN间夹角为,MN间距离为L,则: (1)匀强电场的电场强度大小为多少? (2)MN两点的电势差为多少? (3)当带电小球到达N点时,撤去外力F,则小球回到过M点的等势面时的动能为多少?
如图所示,两块平行极板AB、CD正对放置,极板CD的正中央有一小孔,两极板间距离AD为d,板长AB为2d,两极板间电势差为U,在ABCD构成的矩形区域内存在匀强电场,电场方向水平向右。在ABCD矩形区域以外有垂直于纸面向里的范围足够大的匀强磁场。极板厚度不计,电场、磁场的交界处为理想边界。将一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子在极板AB的正中央O点,由静止释放。不计带电粒子所受重力。 (1)求带电粒子经过电场加速后,从极板CD正中央小孔射出时的速度大小; (2)为了使带电粒子能够再次进入匀强电场,且进入电场时的速度方向与电场方向垂直,求磁场的磁感应强度的大小,并画出粒子运动轨迹的示意图。 (3)通过分析说明带电粒子第二次离开电场时的位置,并求出带电粒子从O点开始运动到第二次离开电场区域所经历的总时间。
如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30º角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒质量均为m=0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能够保持静止。g取10m/s2,求: (1)通过棒cd的电流I的大小; (2)棒ab受到的力F的大小; (3)棒ab运动速度的大小。
如图所示,AB为水平轨道,A、B间距离s=2m,BC是半径为R=0.40m的竖直半圆形光滑轨道,B为两轨道的连接点,C为轨道的最高点。一小物块以v0=6m/s的初速度从A点出发,经过B点滑上半圆形光滑轨道,恰能经过轨道的最高点,之后落回到水平轨道AB上的D点处。g取10m/s2,求: (1)落点D到B点间的距离; (2)小物块经过B点时的速度大小; (3)小物块与水平轨道AB间的动摩擦因数。
如图所示,为一回旋加速器的示意图,其核心部分为处于匀强磁场中的D形盒,两D形盒之间接交流电源,并留有窄缝,离子在窄缝间的运动时间忽略不计。已知D形盒的半径为R,在D1部分的中央A处放有离子源,离子带正电,质量为m、电荷量为q,初速度不计。若磁感应强度的大小为B,每次加速时的电压为U。忽略离子的重力等因素。求: (1)加在D形盒间交流电源的周期T; (2)离子在第3次通过窄缝后的运动半径r3; (3)离子加速后可获得的最大动能Ekm。