如图1-37所示,在竖直平面内固定有两条平行的金属导轨ab、cd,导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨相连的电源电动势E=3.0V,内阻r=0.5Ω,水平放置的导体棒MN的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,电路中其他电阻不计。当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:
(1)磁场的方向;
(2)当开关S与2接通后,导体棒MN在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积。设导轨足够长。
如图所示,水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径.在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行,电场强度
.现有一电荷量
,质量
的带电体(可视为质点),在水平轨道上的P点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C,然后落至水平轨道上的D点.取
.试求:
(1)带电体在圆形轨道C点的速度大小.
(2)D点到B点的距离.
(3)带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小.
(4)带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能.
一物块在粗糙水平面上,受到的水平拉力F随时间t变化的情况如图(a)所示,速度v随时间t变化的情况如图(b)所示,取.试求:
(1)末物块所受摩擦力f的大小.
(2)物块的质量m.
(3)物块与水平面间的动摩擦因数μ.
如图所示,有一柔软链条全长为L=1.0 m,质量均匀分布,总质量为M=2.0kg.整条链条均匀带电,总带电量,将链条放在离地足够高的水平桌面上.仅在水平桌面的上方存在匀强电场,电场强度
.若桌面与链条之间的动摩擦因数为
(重力加速度取g=10m/s2).试求:
(1)当桌面下的链条多长时,桌面下的链条所受到的重力恰好等于链条受到的滑动摩擦力。
(2)链条从桌面上全部滑下所需的最小初动能。
电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图9所示。1982年澳大利亚制成了能把2.2kg的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2km/s)。若轨道宽为2m,长100m,通过的电流为10A,则轨道间所加匀强磁场的磁感强度为多大?磁场力的最大功率为多大?(轨道摩擦不计)
如图为质谱仪原理示意图,电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器。选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E、方向水平向右。已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,从G点垂直MN进入偏转磁场,该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片的H点。可测量出G、H间的距离为l。带电粒子的重力可忽略不计。求:(1)粒子从加速电场射出时速度v的大小。(2)粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向。(3)偏转磁场的磁感应强度B2的大小。