磁悬浮列车的运动原理如图所示,在水平面上有两根很长的平行直导轨,导轨间有与导轨垂直且方向相反的匀强磁场
和
,
和
相互间隔,导轨上有金属框abcd。当磁场
和
同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时,金属框也会沿导轨向右运动。已知两导轨间距
="0." 4 m,两种磁场的宽度均为
,
=ab,
=
="1.0" T。金属框的质量m="0." 1 kg,电阻R="2." 0Ω。设金属框受到的阻力与其速度成正比,即
,比例系数k="0." 08 kg/s。求:
(1)当磁场的运动速度为
="5" m/s时,金属框的最大速度
为多大?
(2)金属框达到最大速度以后,某时刻磁场停止运动,当金属框的加速度大小为a=4.0
时,其速度
多大?
如图所示,PQMN与CDEF为两根足够长的固定平行金属导轨,导轨间距为L。PQ、MN、CD、EF为相同的弧形导轨;QM、DE为足够长的水平导轨。导轨的水平部分QM和DE处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。a、b为材料相同、长都为L的导体棒,跨接在导轨上。已知a棒的质量为m、电阻为R,a棒的横截面是b的3倍。金属棒a和b都从距水平面高度为h的弧形导轨上由静止释放,分别通过DQ、EM同时进入匀强磁场中,a、b棒在水平导轨上运动时不会相碰。若金属棒a、b与导轨接触良好,且不计导轨的电阻和棒与导轨的摩擦。
(1)金属棒a、b刚进入磁场时,回路中感应电流的方向如何?
(2)通过分析计算说明,从金属棒a、b进入磁场至某金属第一次离开磁场的过程中,电路中产生的焦耳热。
德国科学家伦琴由于发现X射线而获得1901年的诺贝尔奖。下图是产生X射线的装置—X射线管,其灯丝K加热后发射出的电子,经高电压加速后,打到重金属阳极A上,发出X射线。一种X射线是由高速电子与靶原子碰撞时骤然减速产生的辐射,高速电子骤然减速时把它的动能的一部分或全部,以光子的形式辐射出去,即X射线。
(1)在图中的X射线管上标出,加速电压的正负极。
(2)如果要产生波长为
(
)的X射线,加速电压至少应是多少?(结果要求2位有效数字。普朗克常量
,真空中的光速
。)
如图所示,在光滑绝缘的水平面上,有一静止在A点质量为
带负电的小球。现加一水平方向的匀强电场使小球由A点运动到B点,电场力做功为W=0.2J,已知AB两点间距离为L=0.1m,电势差为
。
(1)判断匀强电场的场强方向并计算电场强度E的大小和小球的电量q;
(2)计算小球运动的加速度的大小和到达B点时的速率v。
发射地球同步卫星时,先将卫星发射至距地面高度为h1的近地轨道上,在卫星经过A点时点火实施变轨进入远地点为B的椭圆轨道上,最后在B点再次点火将卫星送入同步轨道,如图11所示。已知同步卫星的运动周期为T,地球的半径为R,地球表面重力加速度为g,地球半径为R,求:
(1)卫星在近地点A的加速度大小;
(2)远地点B距地面的高度。
两块金属板a、b平行放置,板长l=10cm,两板间距d=3.0cm,两板间存在着与匀强电场正交的匀强磁场,磁感应强度B=2.5´10-4T,假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域.一束电子以一定的初速度v0=2.0×107m/s从两极板中间,沿垂直于电场、磁场的方向射入场中,无偏转地通过场区,如图10所示.已知电子电荷量的大小e=" 1.60" ´10-19C,质量m=0.91´10-30kg.
(1)求a、b两板间的电势差U为多大.
(2)若撤去磁场,求电子穿过电场偏离入射方向的距离.
(3)求撤去磁场后,电子通过电场区增加的动能.