如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车B,其质量为M=4Kg,右端用细绳T系在墙上,小车的四分之一圆弧轨道半径为R=1.7m,在最低点P处与长为L=2m的水平轨道相切,可视为质点的质量为m=2Kg物块A放在小车B的最右端,A与B的动摩擦因数为μ=0.4,整个轨道处于同一竖直平面内。现对A施加向左的水平恒力F=48.5N,当A运动到P点时,撤去F,同时剪断细绳,物块恰好能到达圆弧的最高点,当其再次返回P点时,动能为第一次过P点时的
。取g=10m/s2。求
(1)物块第一次过P点时的速度;
(2)物块在四分之一圆弧轨道向上运动过程增加的内能;
(3)物块第二次过P点时B的速度;
(4)计算说明A最终能否掉下木板。
物理兴趣小组的同学发现不同的变压器,它们的初级线圈和次级线圈的匝数都不一样,于是他们提出了一个这样的探究问题:是不是变压器的输出电压与变压器的匝数有关呢?为了验证自己的猜想,他们进行了以下的探究实验:
实验器材有:可拆变压器(即初级线圈、次级线圈匝数都可改变),交流电流表,学生电源(可输出低压交流电)其实验原理图如图13-4-12所示,每次实验后每同时改变依次初级线圈、次级线圈的匝数,并将每次实验时初级线圈、次级线圈的匝数记录在表格中,同时将每次初级线圈的输入电压、次级线圈的输出电压也记录在下表中:
试验次数 |
初级线圈匝数n1(匝) |
次级线圈匝数n2(匝) |
n1/n2 |
初级线圈的输入电压U1(V) |
次级线圈的输出电压U2(V) |
U1/U2 |
1 |
1800 |
900 |
4 |
1.98 |
||
2 |
1500 |
750 |
4 |
1.99 |
||
3 |
1000 |
500 |
4 |
2.00 |
||
4 |
800 |
400 |
4 |
1.99 |
(1)计算出每次实验所用的初级线圈与次级的匝数比以及初级线圈的输入电压与次级线圈的输出电压之比并填入表中
(2)通过以上实验的数据分析,得出相应的规律:
如图13-4-10所示,在真空中,半径为R=5L0的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离为d=6L0,板长为L=12L0,板的中心线O1O2与磁场的圆心O在同一直线上. 给M、N板加上电压U0,其变化情况如图13-4-11所示.有一电荷量为q、质量为m的带电的粒子,从M、N板右侧沿板的中心线,在t=0或t=T/4时刻以速率v向左射入M、N之间,粒子在M、N板的左侧刚好以平行于M、N板的速度射出.若上述粒子经磁场后又均能平行于M、N极板返回电场,而电场变化的周期T未知,求磁场磁感应强度B相应必须满足的条件.(不计粒子重力)
图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=100、电阻 r="10" Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R="90" Ω,与R并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量φ随时间t按图(乙)所示正弦规律变化.求:
(1)交流发电机产生的电动势最大值;
(2)电路中交流电压表的示数。
如图甲所示为电视机中的显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入由磁偏转线圈产生的偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图像,不计逸出的电子的初速度和重力。已知电子的质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U,偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0。磁场区域的左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边界bc与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小,且电子运动的速度很大,所以在每个电子通过磁场区域的过程中,可认为磁感应强度不变,即为匀强磁场,不计电子之间的相互作用。
(1)求电子射出电场时的速度大小。
(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值。
(3)所有的电子都能从磁场的bc边射出时,荧光屏上亮线的最大长度是多少?
如图所示,MN、PQ为水平放置、相距为d的两平行金属板,两板间电压为U,且上板带正电,板MN中央有一个小孔O,板间电场可认为匀强电场。AB是一根长为L(L<d)、质量为m的均匀带负电的绝缘细杆。现将杆下端置于O处,然后将杆由静止释放,杆运动过程中始终保持竖直。当杆下落L/3时速度达到最大。重力加速度为g。求:
(1)细杆带电荷量;
(2)杆下落的最大速度;
(3)在杆下落过程中,杆克服电场力做功的最大值。