(10分) 如图所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.AC端连有电阻值为R的电阻.若将一质量M,垂直于导轨的金属棒EF在距BD端s处由静止释放,在EF棒滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段.今用大小为F、方向沿斜面向上的恒力把EF棒从BD位置由静止推至距BD端s处,突然撤去恒力F,棒EF最后又回到BD端.(金属棒、导轨的电阻均不计)求:
(1)EF棒下滑过程中的最大速度.
(2)EF棒自BD端出发又回到BD端的整个过程中,有多少电能转化成了内能?
电磁炉专用平底锅的锅底和锅壁均由耐高温绝缘材料制成,起加热作用的是安装在锅
底平面的一系列粗细均匀半径不同的同心导体环(导体环的分布如图所示),导体环所用材料每米的电阻值为R0Ω,从中心向外第n个同心圆环的半径为rn=nr0(其中n=1,2,3,…,8,共有8个圆环,r0为已知量),如图所示。当电磁炉开启后,能产生垂直于锅底方向的变化磁场,该磁场在环状导体上产生的感应电动势规律为:e=S·2sinωt(式中:e为瞬时感应电动势,S为环状导体所包围的圆平面的面积,ω为已知常数),那么,当电磁炉正常工作时,求:
(1)第n个导体环中感应电流的有效值表达式;
(2)前三条(靠近中心的三条)导体环释放的总功率有多大?
(3)假设导体环产生的热量全部以波长为λ的红外线光子辐射出来,
那么第三条导体环上t秒钟内射出的光子数是多少?
(光速c和普朗克常数h为已知量,t>> 2π/ω)
有一个很大的湖,岸边(可视湖岸为直线)停放着一艘小船,缆绳突然断开,小船被风刮跑,其方向与湖岸成15°角,速度为2.5km/h。同时岸上一人从停放点起追赶小船,已知他在岸上跑的速度为4.0km/h,在水中游的速度为2.0km/h,问此人能否追及小船?
如图所示,质量是M的木板静止在光滑水平面上,木板长为l0,一个质量为m的小滑块以初速度v0从左端滑上木板,由于滑块与木板间摩擦作用,木板也开始向右滑动,滑块滑到木板右端时二者恰好相对静止,求:
(1)二者相对静止时共同速度为多少?
(2)此过程中有多少热量生成?
(3)滑块与木板间的滑动摩擦因数有多大?
空间某区域内存在水平方向的匀强磁场B,在磁场区域内有两根相距l1的平行金属导轨PQ、MN,固定在竖直平面内,如图所示。PM间连接有阻值为R的电阻;QN间连接着两块水平放置的平行金属板a、b,两板相距l2。一根电阻为r的细导体棒cd,导体棒与导轨接触良好,不计导轨和导线的电阻。若导体棒cd以速率V向右匀速运动时,在平行金属板a、b之间有一个带电液滴恰好在竖直平面内做匀速圆周运动。求:
(1)液滴带什么电?为什么?
(2)若带电液滴的重量为mg,求滴液的带电量q是多少?
(3)带电液滴在a、b之间做匀速圆周运动时,从图中的P
点开始,当位移大小恰好等于该圆的直径时,所对应的时间tn
可能是多少?