如图所示,xoy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场,一个质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v0沿x轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的点时,撤去电场,粒子继续运动一段时间进入一个矩形匀强磁场区域(图中未画出),后又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点,已知磁场方向垂直xOy平面向里,磁感应强度大小为B,不计粒子的重力。求:(1)电场强度的大小;(2)N点的坐标;(3)矩形磁场的最小横截面积。
(16分)如图所示的直角坐标系第、象限内存在方向向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=0.5T,处于坐标原点O的放射源不断地放射出比荷C/kg的正离子,不计离子之间的相互作用。⑴求离子在匀强磁场中运动周期;⑵若某时刻一群离子自原点O以不同速率沿x轴正方向射出,求经过s时间这些离子所在位置构成的曲线方程;⑶若离子自原点O以相同的速率v0=2.0×106m/s沿不同方向射入第象限,要求这些离子穿过磁场区域后都能平行于y轴并指向y轴正方向运动,则题干中的匀强磁场区域应怎样调整(画图说明即可)?并求出调整后磁场区域的最小面积。
(16分)如图所示,固定的光滑金属导轨间距为L,导轨电阻不计,上端a、b间接有阻值为R的电阻,导轨平面与水平面的夹角为θ,且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知弹簧的劲度系数为k,弹簧的中心轴线与导轨平行。⑴求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向;⑵当导体棒第一次回到初始位置时,速度变为v,求此时导体棒的加速度大小a;⑶导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep,求导体棒从开始运动直到停止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q。
(15分)如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O为轨道圆心,BC为圆轨道直径且处于竖直方向,A、C两点等高。质量m=1kg的滑块从A点由静止开始下滑,恰能滑到与O等高的D点,g取10m/s2,sin37º=0.6, cos37º=0.8。 ⑴求滑块与斜面间的动摩擦因数。 ⑵若使滑块能到达C点,求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值。 ⑶若滑块离开C处的速度大小为4m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上的时间t。
如图所示,质量均为m的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上,质量为2m的小明站在小车上用力向右迅速推出木箱,木箱相对于冰面的速度为v,接着木箱与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞,反弹后被小明接住,求小明接住木箱后三者共同速度的大小。
如图所示,半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率n=,直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点。激光a以入射角i=60°射向玻璃砖圆心O,结果在屏幕MN上出现两光斑,求两光斑之间的距离L。