天文观测表明,几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动,离我们越远的星体,背离我们运动的速度(称为退行速度)越大;也就是说,宇宙在膨胀,不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比,即v=Hr。式中H为一常量,称为哈勃常数,已由天文观察测定,为解释上述现象,有人提供一种理论,认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的,假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动,并设想我们就位于其中心,则速度越大的星体现在离我们越远,这一结果与上述天文观测一致。
由上述理论和天文观测结果,可估算宇宙年龄T,其计算式如何?根据近期观测,哈勃常数H=3×10-2m/(s 光年),其中光年是光在一年中行进的距离,由此估算宇宙的年龄约为多少年?
如图所示,水平桌面上有两根相距为L=20cm,足够长的的水平平行光滑导轨,导轨的一端连接电阻R=0.9Ω,若在导轨平面上建立直角平面坐标系,取与导轨平行向右方向为x轴正方向,而与导轨垂直的水平方向为y轴方向。在x < 0的一侧没有磁场,在x > 0的一侧有竖直向下的磁场穿过导轨平面。该磁场磁感应强度的大小沿y轴方向均匀,但沿x轴方向随x的增大而增大,且B=kx,式中k=15/4T/m。质量为M的金属杆AB水平而与导轨垂直放置,可在导轨上沿与导轨平行的方向运动,当t=0时,AB位于x=0处,并有沿x轴正方向的初速度v0=5m/s。在运动过程中,有一大小变化的沿x轴方向的水平拉力F作用于AB,使AB有沿x轴负方向、大小为a=10m/s2的恒定加速度作匀变速直线运动。除R外,其它电阻均忽略不计。求:
(1)该回路中产生感应电流可以持续的时间;
(2)当AB向右运动的速度为3 m/s时,回路中的感应电动势的大小;
(3)若满足x < 0时F=0,求AB经1.6s时的位置坐标,并写出AB向右运动时拉力F与时间t的函数关系(直接用a、v0、M、k、R、L表示),以及在0.6s时金属杆AB受到的磁场力。
如图所示,电子束从阴极K处无初速度释放,经电压为U的电场加速后连续射入水平放置的平行金属板中央,极板的长度为L,板距为d1,两极板与互相平行的直长金属导轨相连,导轨上有一长为d2的金属棒AB在导轨上向右滑动(各处接触良好),导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中,方向如图所示。若要电子束能顺利通过水平放置的平行板而不至于打在极板上,求AB垂直向右切割磁感线的速度的取值范围。
圆盘发电机的构造如图甲水平放置的金属圆盘在竖直向下的匀强磁场中绕与圆盘平面垂直且过圆盘中心O点的轴匀速转动,从a、b两端将有电压输出。现将此发电机简化成如图乙所示的模型:固定的金属圆环水平放置,金属棒OP绕圆环中心O以角速度
匀速转动,金属棒的P端与圆环无摩擦紧密接触,整个装置放在竖直向下的匀强磁场中。已知圆环半径OP =" 20" cm,圆环总电阻为R1 = 0.4
,金属棒的电阻R2 = 0.1
,金属棒转动的角速度为
=" 500" rad/s,磁感应强度B =" 1" T,外接负载电阻R = 0.3
。求:
(1)金属棒OP中产生的感应电动势的大小为多少?O、P两点哪点电势高?
(2)负载电阻上的最大功率与最小功率各为多少?
如图所示,一只横截面积为S=0.10m2,匝数为120匝的闭合线圈放在平行于线圈轴线的匀强磁场中,线圈的总电阻为R=1.2Ω.该匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如右图所示.求:⑴从t=0到t=0.30s时间内,通过该线圈任意一个横截面的电荷量q为多少?⑵这段时间内线圈中产生的电热Q为多少?
如图所示, 边长为L、电阻为R的正方形刚性导体线圈abcd, 水平地放置在磁感应强度为B的斜向上的匀强磁场中, 磁场方向与水平的夹角为37°, 磁场区域足够大. 现以线圈的ad边为轴使线圈以不变的角速度w逆时针旋转90°角, 求: (1) 指出此过程感应电流的方向, 并求出感应电动势的平均值. (2) 此过程通过线圈横截面的电荷量. (3) 此过程中bc边受到的安培力的最大值.