如图所示,在光滑的水平面上放着一个质量为M="0.3" kg的木块(可视为质点),在木块正上方1 m处有一个固定悬点O,在悬点O和木块之间用一根长为2 m的不可伸长的轻绳连接.有一个质量m="0.1" kg的子弹以80 m/s的速度水平射入木块并留在其中,之后木块绕O点在竖直平面内做圆周运动.g取10 m/s2.求:
(1)木块以多大速度离开水平地面?
(2)当木块到达最高点时轻绳对木块的拉力多大?
如图12-12所示,有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ,水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直.有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置,金属棒从O点开始以加速度a向右运动,求t秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是____________________.
图12-12
电磁炉专用平底锅的锅底和锅壁均由耐高温绝缘材料制成.起加热作用的是安在锅底的一系列半径不同的同心导电环.导电环所用的材料单位长度的电阻R=0.125π Ω/m,从中心向外第n个同心圆环的半径为rn=(2n-1)r1(n为正整数且n≤7),已知r1="1.0" cm.当电磁炉开启后,能产生垂直于锅底方向的变化磁场,已知该磁场的磁感应强度B的变化率为,忽略同心导电圆环电流之间的相互影响.
(1)求出半径为rn的导电圆环中产生的感应电动势瞬时表达式;
(2)半径为r1的导电圆环中感应电流的最大值I1m是多大?(计算中可取π2=10)
(3)若不计其他损失,所有导电圆环的总功率P是多大?
一有界匀强磁场区域如图12-65所示,质量为m、电阻为R、半径为r的圆形线圈一半在磁场内,一半在磁场外,t=0时磁感应强度为B,以后均匀减小直至为零,磁感应强度的变化率为一常数k,线圈中产生感应电流,在磁场力作用下运动,不考虑重力影响.求:
图12-65
(1)t=0时刻线圈的加速度;
(2)线圈最后做匀速直线运动时回路中的电功率.
在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图12-64所示.在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好.空间中存在竖直向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B.将开关S1闭合,S2断开,电压表和电流表的示数分别为U1和I1,金属棒仍处于静止状态;再将开关S2闭合,电压表和电流表的示数分别为U2和I2,金属棒在导轨上由静止开始运动,运动过程中金属棒始终与导轨垂直.设金属棒的质量为m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ.忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为g.求:
图12-64
(1)金属棒到达NQ端时的速度大小;
(2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热量.
如图12-60所示,边长L="2.5" m、质量m="0.50" kg的正方形金属线框,放在磁感应强度B="0.80" T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合.在力F作用下由静止开始向左运动,在5.0 s内从磁场中拉出.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图12-61所示.已知金属线框的总电阻R="4.0" Ω.
图12-60图12-61
(1)试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流方向,并在图中标出.
(2)t="2.0" s时金属线框的速度和力F的大小.
(3)已知在5.0 s内力F做功1.92 J,那么金属线框从磁场拉出的过程中,线框中产生的焦耳热是多少?