试述经典力学的时空观及所遇到的困难.
如图所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量均为Q,其中A带正电荷,B带负电荷,A、B相距为2d。MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球P,质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷),现将小球P从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球P向下运动到距C点距离为d的D点时,速度为v。已知MN与AB之间的距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g,若取无限远处的电势为零,试求:(1)在A、B所形成的电场中,C的电势φC。 (2)小球P经过D点时的加速度。
某幼儿园的滑梯如图所示,其中AB段为一倾角为的粗糙斜面,BC段为一段半径为R的光滑圆弧,其底端切线沿水平方向.若一儿童自A点由静止滑到C点时,对C点的压力大小为其体重的n倍,已知A与B、B与C间的高度差分别为h1、h2,重力加速度为g,求:(1)儿童经过B点时的速度大小;(2)儿童与斜面间的动摩擦因数.
(16分)如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在x>0的空间里有沿x轴正方向的匀强电场,场强的大小为E,一个带正电的小球经过图中的x轴上的A点,沿着与水平方向成= 300角的斜向下直线做匀速运动,经过y轴上的B点进人x<0的区域,要使小球进入x<0区域后能在竖直面内做匀速圆周运动,需在x<0区域另加一匀强电场,若带电小球做圆周运动通过x轴上的C点,且,设重力加速度为g,求:(1)小球运动速率的大小;(2)在x<0的区域所加电场大小和方向;(3)小球从B点运动到C点所用时间及的长度.
(12分)如图所示,倾角θ=30°、宽度L="1" m的足够长的U形平行光滑金属导轨,固定在磁感应强度B="1" T、范围充分大的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直。用平行于导轨、功率恒为6 W的牵引力F牵引一根质量为m="0.2" kg、电阻R="1" Ω的放在导轨上的金属棒ab,由静止开始沿导轨向上移动(ab始终与导轨接触良好且垂直)。当ab棒移动2.8 m时,获得稳定速度,在此过程中,克服安培力做功为5.8 J(不计导轨电阻及一切摩擦,g取10 m/s2),求:(1)ab棒的稳定速度。(2)ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间。
(8分)如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=2Ω,当接入固定电阻R0=4Ω时,电路中标有“3V, 6W”的灯泡L和内阻R=0.5Ω的小型直流电动机D都恰能正常工作.试求:(1)电路中的电流大小;(2)电动机的额定电压; (3)电动机的输出功率.