(18分)如图甲所示,真空中的电极K连续不断地发出电子(电子的初速度可忽略不计),经电压为U0的电场加速,加速电压U0随时间t变化的图像如图乙所示.每个电子通过加速电场的过程时间极短,可认为该过程加速电压不变.电子被加速后由小孔S穿出,沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线,从左边缘射入A、B两板间的偏转电场,A、B两板长均为L=0.20m,两板之间距离d=0.050m,A板的电势比B板的电势高U.A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P(面积足够大)之间的距离b=0.10m.荧光屏的中心点O与A、B板的中心轴线在同一水平直线上,不计电子之间的相互作用力及其所受的重力.求:
(1)假设电子能射出偏转电场,从偏转电场右端射出时,它在垂直于两板方向的偏转位移y为多少(用字母表示);
(2)要使电子都打不到荧光屏上,A、B两板间所加电压U应满足什么条件;
(3)当A、B板间所加电压U=50V时,电子打在荧光屏上距离中心点O多远的范围内.
(16分)如图所示,在倾角θ=37°的斜面两端,垂直于斜面方向固定两个弹性板,两板相距L=2m,质量为m=10g,电荷量为q=1×10-7C的物体与斜面间的动摩擦因数为=0.2,物体从斜面中点以大小为10m/s的速度沿斜面开始运动。若物体与弹性板碰撞过程中机械能不损失,电荷量也不变,平行于斜面向上的匀强电场的场强E=2×106N/C,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2).求:
(1)物体在运动过程中受到斜面摩擦力f的大小;
(2)补充完整物体从斜面中点出发第一次到达上端弹性板过程的动能定理表达式,物体的初速度为v,末速度为(全部用字母表示);
+_______________=____________-____________
(3)物体在斜面上运动的总路程.
(15分)某校物理兴趣小组举行遥控车比赛,比赛路径如图所示.赛车从A点出发,沿水平桌面运动的距离后从B点飞出,过B点时赛车电源自动关闭,越过壕沟后进入光滑的轨道CD,由D点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开圆轨道后,继续在光滑平直轨道上运动.图中L=4m,h=1.25m,s=1.5m,R=0.32m.已知赛车质量m=0.1kg,赛车通电后受到恒定的牵引力,在水平桌面上受到阻力恒为0.3N,其它过程阻力不计,赛车越过壕沟进入光滑轨道CD时不反弹且无能量损失,(g取10m/s2).求:
(1)赛车要安全越过壕沟,在B点的速度至少多大?
(2)赛车要安全通过竖直圆轨道,在D点速度至少多大?
(3)赛车要完成比赛,赛车的牵引力至少多大?
(12分)已知万有引力常量G,地球半径R,月球和地球球心之间的距离r,同步卫星距地面的高度h,月球绕地球的运转周期T1,地球的自转周期T2,地球表面的重力加速度为g.某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量M的方法:
同步卫星绕地球作圆周运动,由 得:
⑴请判断上面的结果是否正确,并说明理由;如不正确,请给出正确的解法和结果;
⑵请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果.
如图所示,在匀强电场中分布着A、B、C三点,且BC=20cm.当把一个电荷量q=10-5C的正电荷从A点沿AB线移到B点时,电场力做功为零.从B点移到C点时,电场力做功为-1.73×10-3J,则电场的方向为 ▲ ,场强的大小为 ▲ V/m.()
纯电动概念车E1是中国馆的镇馆之宝之一。若E1概念车的总质量为920kg,在16s内从静止加速到100km/h(即27.8m/s),受到恒定的阻力为1500N,假设它做匀加速直线运动,其动力系统提供的牵引力约为 ▲ N.当E1概念车以最高时速120km/h(即33.3m/s)做匀速直线运动时,其动力系统输出的功率为 ▲ W .(均保留一位有效数字)