在真空中的光滑绝缘水平面上的O点处,固定一个带正电的小球,所带电荷量为Q,直线MN通过O点,N为OM的中点,OM的距离为d.M点处固定一个带负电的小球,所带电荷量为q,质量为m,如图所示.(静电力常量为k)(1)求N点处的场强大小和方向;(2)求无初速释放M处的带电小球q时,带电小球的加速度大小;(3)若点电荷Q所形成的电场中各点的电势的表达式φ=,其中r为空间某点到点电荷Q的距离.求无初速释放带电小球q后运动到N处时的速度大小v.
(9分)如图所示,在真空中波长为600 nm的激光束从A点射入圆柱形玻璃介质。若该激光束经折射后从B点射出,射出玻璃与射入玻璃的光线夹角为30°,AB孤所对的圆心角为120°,求该激光束在玻璃中的波长。
(10分)在一个标准大气压下,1kg冰在0℃时吸收336kJ的热量后变成同温度的水,外界同时对系统做了11kJ的功,阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol-1,水的摩尔质量M=18g•mol-1.问 (Ⅰ)此过程中系统的内能变化了多少? (Ⅱ)1kg冰所含的分子数为多少?(结果保留2位有效数字)
(18分)如图甲,电阻不计的轨道MON与PRQ平行放置,ON及RQ与水平面的倾角=53°,MO及PR部分的匀强磁场竖直向下,ON及RQ部分的磁场平行轨道向下,磁场的磁感应强度大小相同,两根相同的导体棒ab和cd分别放置在导轨上,与导轨垂直并始终接触良好。棒的质量m=1.0kg,R=1.0,长度与导轨间距相同,L=1.0m,棒与导轨间动摩擦因数=0.5,现对ab棒施加一个方向向右,大力随乙图规律变化的力F的作用,同时由静止释放cd棒,则ab棒做初速度为零的匀加速直线运动,g取10m/s2,求: (1)ab棒的加速度大小; (2)磁感应强度B的大小; (3)若已知在前2s内外力做功W=30J,求这一过程中电路产生的焦耳热; (3)求cd棒达到最大速度所需的时间.
(20分)如图在xOy坐标系第Ⅰ象限,磁场方向垂直xOy平面向里,磁感应强度大小均为B="1.0T" ;电场方向水平向右,电场强度大小均为E=N/C。一个质量m=2.0×10-7kg,电荷量q=2.0×10-6C的带正电粒子从x轴上P点以速度v0射入第Ⅰ象限,恰好在xOy平面中做匀速直线运动。0.10s后改变电场强度大小和方向,带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动,取g=10m/s2。求: (1)带电粒子在xOy平面内做匀速直线运动的速度v0大小和方向; (2)带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时电场强度的大小和方向; (3)若匀速圆周运动时恰好未离开第Ⅰ象限,x轴上入射P点应满足何条件?
某健身游戏过程可简化为以下物理模型。在平静的水面上,有一长L=12m的木船,木船右端固定一直立桅杆,木船和桅杆的总质量m1=200kg,质量为m2=50kg的人立于木船左端,开始时木船与人均静止,若人匀加速向右奔跑(没有打滑)到右端并立即抱住桅杆,经历的时间是t=2s,船运动中受到水的阻力是船(包括人)总重的0.1倍,g取10m/s2,求:从人起跑到抱住桅杆之前的过程中。 (1)在图中画出人的受力示意图; (2)船的位移大小; (3)人至少要做多少功。