图14
19.(16分)如图14所示,正方形区域abcd边长L=8cm,内有平行于ab方向指向BC边的匀强电场,场强E=3750 V/m,一带正电的粒子电量q=10-10C,质量m=10-20kg,沿电场中心线RO飞入电场,初速度v0=2×106m/s,粒子飞出电场后经过界面CD、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域,一进入该区域即开始做匀速圆周运动(设点电荷左侧的电场分布以界面PS为界限,且不受PS影响)。已知cd、PS相距12cm,粒子穿过PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏MN上。不计粒子重力(静电力常数k=9×109Nm2/C2),试求:
(1)粒子穿过界面PS时偏离中心线OR的距离y;
(2)粒子穿过界面PS时的速度大小与方向;
(3)O点与PS面的距离x;
(4)点电荷Q的电性及电量大小。
18.(16分)如图12所示,一条轻质弹簧左端固定在水平桌面上,右端放一个可视为质点的小物块,小物块的质量为m=1.0 kg,当弹簧处于原长时,小物块静止于O点,现对小物块施加一个外力,使它缓慢移动,压缩弹簧(压缩量为x=0.1m)至A点,在这一过程中,所用外力与压缩量的关系如图13所示。然后释放小物块,让小物块沿桌面运动,已知O点至桌边B点的距离为L=2x。水平桌面的高为h=5.0m,计算时,可用滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力。(g取10m/s2 )。
求:(1)在压缩弹簧过程中,弹簧存贮的最大弹性势能;
(2)小物块到达桌边B点时,速度的大小;
(3)小物块落地点与桌边B的水平距离。
17.(16分)如图11甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN和PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆,导轨电阻忽略不计,整个装置处在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场的方向竖直向下,现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表示数U随时间t变化关系如图乙所示。求:⑴金属杆在5s末的运动速率。⑵第4s末时外力F的功率。
图11
(3)现将号小球和号小球用轻质细线连接,若它们在下落时所受的空气阻力与单独下落时的规律相同,让它们同时从足够高处下落,求它们的终极速度;并判断它们落地的顺序(不需要写出判断理由)。
(2)根据表中的数据,归纳出球形物体所受的空气阻力与球的速度及球的半径之间的关系,要求写出表达式及比例系数的数值。
(1)根据表中的数据,求球达到终极速度时所受的阻力;
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