如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,D点为O点在斜面上的垂足,OM=ON,带负电的小物体以初速度从M点沿斜面上滑, 到达N点时速度恰好为零,然后又滑回到M点,速度大小变为。若小物体电荷量保持不变,可视为点电荷(1)带负电的小物体从M向N运动的过程中电势能如何变化,电场力共做多少功?(2)N点的高度h为多少?(3)若物体第一次到达D点时速度为,求物体第二次到达D点时的速度。
小车上有一个固定支架,支架上用长为的绝缘细线悬挂质量为m、电量为q的小球,处于水平方向的匀强电场中。小车在距离矮墙x处,向着矮墙从静止开始做加速度a匀加速运动,此时,细线刚好竖直,如图所示。当小车碰到矮墙时,立即停止运动,且电场立刻消失。已知细线最大承受拉力为7mg。 (1)求匀强电场的电场强度; (2)若小球能通过最高点,写出最高点时细线的拉力与x的关系式; (3)若要使细线不断裂也不松弛,确定x的取值范围。
把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上,并把小球往下按至A位置,如图甲所示;迅速松手后,弹簧把小球弹起,升至最高位置C,如图丙所示;途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态,如图乙所示;已知B、A的高度差为0.1m,C、B的高度差为0.2m,弹簧的质量和空气阻力均忽略不计。 (1)求图甲状态时弹簧的弹性势能; (2)求小球经过B点时的速度; (3)有人认为小球运动过程中经过B点时动能最大,你同意他的观点吗?请简要说明理由。
一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下。落到一定位置时,制动系统启动,到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为75m,当落到离地面30m的位置时开始制动,座舱均匀减速。重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。 (1)求座舱下落的最大速度; (2)求座舱下落的总时间; (3)若座舱中某人用手托着重30N的铅球,求座舱下落过程中球对手的压力。
相距很近的平行板电容器,在两板中心各开有一个小孔,如图甲所示,靠近A板的小孔处有一电子枪,能够持续均匀地发射出电子,电子的初速度为,质量为m,电量为-e ,在AB 两板之间加上图乙所示的交变电压,其中0<k<1,;紧靠B 板的偏转电场电压也等于U0,板长为L,两板间距为d,距偏转极板右端处垂直放置很大的荧光屏PQ。不计电子的重力和它们之间的相互作用,电子在电容器中的运动时间可以忽略不计。 (1)试求在0—kT 与kT-T 时间内射出B 板电子的速度各多大?(结果用U0、e、m表示) (2)在0—T 时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离。(结果用L、d 表示,) (3)撤去偏转电场及荧光屏,当k 取恰当的数值时,使在0—T 时间内通过了电容器B 板的所有电子,能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,求k 值。
如图所示,质量m=1kg的小物块放在一质量为M=4kg的足够长的木板右端,物块与木板间的摩擦因数μ=0.2,木板与水平面间的摩擦不计。物块用劲度系数k=25N/m的弹簧拴住,弹簧的另一端固定(与木板不粘连)。开始时整个装置静止,弹簧处于原长状态。现对木板施以F=12N的水平向右恒力,(最大静摩擦力可认为等滑动摩擦力,g=10m/s2)。已知弹簧的弹性势能,式中x为弹簧的伸长量或压缩量。求: (1)开始施力的瞬间物块与木板的加速度各多大; (2)物块达到的最大速度。