用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框。如图所示,金属方框水平放在磁极的狭缝间,方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间,其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的
边和
边都处在磁极之间,极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放,其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力)。
(1)求方框下落的最大速度vm(设磁场区域在数值方向足够长);
(2)当方框下落的加速度为时,求方框的发热功率P;
(3)已知方框下落时间为t时,下落高度为h,其速度为vt(vt<vm)。若在同一时间t内,方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同,求恒定电流I0的表达式。
如图13-5-8所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以正点电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C两点,质量为m,电荷量为-q的有孔球从杆上的A点无初速下滑,已知q≤Q,=h.小球滑到B点时速大小为
.求:
图13-5-8
(1)小球由A到B的过程中电场力做的功;
(2)已知Ub=Uc,求A、C两点间的电势差.
如图所示是一种电磁泵的原理图,截面为矩形的导管PQ是运送导电液体用的,它的截面长为A.宽为b.导管的上、下两面有两块导体C.D,处于相对的位置,分别与电源的正、负极相连,通过的电流大小为I.导管的其他部分都是绝缘的.导管的通电部分位于匀强磁场中,磁场的方向与电流方向垂直,水平向右,大小为B,磁场区域的宽度为l.设液体在导管内流动时受到的阻力f的大小跟液体的流动速度v成正比,比例系数为k(即f=kv).
(1)导管内导电液体向哪个方向流动,稳定的流动速度v0多大?
(2)已知导管内液体单位体积内的参与导电的自由电荷的数目为n、每个自由电荷的电荷量为q.求参与导电的自由电荷定向移动的平均速率.
如图所示,半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内,在环的底端B点固定一个带正电的小球,环上还套有一个质量为m,带等量正电荷的小球,现将小球从A点(半径OA水平)由静止释放开始运动,当运动到C点(∠AOC=)时获得的最大动能为Ekm,求:
(1)小球从位置A运动到位置C的过程中所受静电力做的功W;
(2)小球在A点刚释放时运动的加速度a;
(3)小球在位置C时受到圆环对它的作用力.
足够大的平行金属板竖直放置,两板相距d,分别与直流电源的正负极相连,电源电动势E,质量为m、电量为-q的质点:沿着右板的边缘从a点开始被竖直上抛,最后在左板与a点等高的b点与左板相碰.试计算:.
(1)带点质点由a到b运动过程中,到达的最高点,相对于ab的高度多大?最高点与右板相距多远?
(2)质点与左板相碰前的瞬时速度的大小和方向.
如图1所示,一对足够长的平行光滑导轨放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,定值电阻阻值R=1.0Ω.有一金属杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直且接触良好,金属杆与轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度为B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下.现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图2所示.求:
(1)杆的质量m和加速度
(2)在杆从静止开始运动的20s的时间内,通过电阻R的电量.