19.(12分)如图甲所示,与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E=2.5×102N/C的匀强电场(上、下及左侧无界). 一个质量为m=0.5kg、电量为q=2.0×10-2C的可视为质点的带正电小球,在t=0时刻以大小为v0的水平初速度向右通过电场中的一点P,当t=t1时刻在电场所在空间中加上一如图乙所示随时间周期性变化的磁场,使得小球能竖直向下通过D点,D为电场中小球初速度方向上的一点,PD间距为L,D到竖直面MN的距离DQ为L/π.设磁感应强度垂直纸面向里为正.(g=10m/s2)
(1)如果磁感应强度B0为已知量,试推出满足条件时t1的表达式(用题中所给物理量的符号表示).
(2)若小球能始终在电场所在空间做周期性运动. 则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度B0及运动的最大周期T的大小.
(3)当小球运动的周期最大时,在图甲中画出小球运动一个周期的轨迹.
(3)M板的电势是多少?
(1)A点的电势是多少?
(2)UMN等于多少伏?
18.(12分)如图所示,在平行金属带电极板MN电场中将电荷量为-4×10-6C的点电荷从A点移到M板,电场力做负功8×10-4J,把该点电荷从A点移到N板,电场力做正功为4×10-4J,N板接地. 则
(2)导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动这一过程中,导体棒的有效电阻消耗的电功.(sin37°=0.6 cos37°=0.8 g=10m/s2)
17.(12分)如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L=0.5m,电阻忽略不计,其所在平面与水平面成θ=37°角,磁感应强度B=0.8T的匀强磁场方向垂直于导体框产面,一根质量m=0.2kg,电阻R=2Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,该导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5. 导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动,通过导体棒截面的电量共为Q=2C. 求:
(1)导体棒匀速运动的速度;
16.(10分)如图所示为三块质量均为m,长度均为L的木块. 木块1和木块2重叠放置在光滑的水平桌面上,木块3沿光滑水平桌面运动并与叠放在下面的木块2发生碰撞后粘合在一起,如果要求碰后原来叠放在上面的木块1完全移到木块3上,并且不会从木块3上掉下,木块3碰撞前的动能应满足什么条件?设木块之间的动摩擦因数为μ.
(1)试求物块A的质量m物块和木板间的滑动摩擦系数μ;
(2)若将该长木板与水平方向夹角为37°放置,用沿木板方向的力F使物块A沿长木板向上匀速运动,则力F的大小又为多少?