如图所示,光滑轨道的DP段为水平轨道,PQ段为半径是R的竖直半圆轨道,半圆轨道的下端与水平的轨道的右端相切于P点.一轻质弹簧两端分别固定质量为2m的小球A和质量为m的小球B,质量为m小球C靠在B球的右侧.现用外力作用在A和C上,弹簧被压缩(弹簧仍在弹性限度内).这时三个小球均静止于距离P端足够远的水平轨道上.若撤去外力,C球恰好可运动到轨道的最高点Q.已知重力加速度为g.求撤去外力前的瞬间,弹簧的弹性势能E是多少?
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如图16,电阻不计的光滑U形导轨水平放置,导轨间距d="0.5" m,导轨一端接有R="4.0" Ω的电阻.有一质量m="0.1" kg、电阻r="1.0" Ω的金属棒ab与导轨垂直放置.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B="0.2" T.现用水平力垂直拉动金属棒ab,使它以v="10" m/s 的速度向右做匀速运动.设导轨足够长.
图16
(1)求金属棒ab两端的电压;
(2)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,求电阻R产生的热量.
如图15所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP水平放置,MO间接有阻值为R的电阻,导轨相距为d,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.质量为m、电阻为R的导体棒CD垂直于导轨放置,并接触良好.用平行于MN的恒力F向右拉动CD,CD受恒定的摩擦阻力Ff.已知F > Ff,求:
图15
(1)CD运动的最大速度是多少?
(2)当CD达到最大速度后,电阻R消耗的电功率是多少?
(3)当CD的速度是最大速度的13时,CD的加速度是多少?
图6,金属棒P从高h处以速度v0沿光滑弧形平行导轨下滑,进入轨道的水平部分后,在自下而上垂直于导轨平面的匀强磁场中运动,磁感应强度为B.在轨道的水平部分原来静止放着另一根金属棒Q,已知mP∶mQ=3∶4,假设导轨足够长.试问:
(1)当P棒进入磁场后,P、Q棒各做什么运动?
(2)P棒刚进入磁场时,P、Q两棒加速度之比为多少?
(3)若两棒始终没有碰撞,求P和Q的最大速度;
(4)在整个过程中回路中消耗的电能是多少?(已知mP)
如图14所示,水平面上平行放置的光滑金属导轨相距L="0.2" m,导轨置于磁感应强度B="0.5" T、方向与导轨平面垂直的匀强磁场中,导轨左端接阻值为R="1.5" Ω的电阻,导轨电阻可忽略不计.今把电阻r="0.5" Ω的导体棒MN放在导轨上,棒与导轨垂直,接触良好.若导体棒以v="10" m/s的速度匀速向右运动,求:
图14
(1)导体棒中感应电动势的大小及通过MN棒的电流大小;
(2)导体棒两端的电势差;
(3)维持导体棒做匀速运动所施加的向右的水平外力的大小.
长为L的金属棒ab,绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁感应强度为B,如图1所示.求ab两端的电势差.
图1