曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图3-12甲为其结构示意图.图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点、与ab边平行,它的一端有一半径r0="1.0" cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图3-12乙所示.当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动.设线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积S="20" cm2,磁极间的磁场可视为匀强磁场,磁感应强度B="0.010" T,自行车车轮的半径R1="35" cm,小齿轮的半径R2="4.0" cm,大齿轮的半径R3="10.0" cm(见图乙).现从静止开始使大齿轮加速运动,问大齿轮的角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U="3.2" V?(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)
图3-12
如图所示,有一磁感强度B=0.5T的水平匀强磁场,垂直匀强磁场放置一很长的金属框架,框架上有一导体ab保持与框架边垂直、由静止开始下滑.已知ab长10cm,质量为0.1kg,电阻为0.1Ω,框架电阻及摩擦不计,取g=10m/s2.求:
(1)导体ab下落的最大加速度和最大速度;
(2)导体ab在最大速度时产生的电功率.
如图所示,3条平行导轨MN、CD.EF在同一平面内,MN与CD相距为d1=8.3cm,CD与EF相距为d2=20.0cm,导轨及导体杆的电阻忽略不计,M、E间连接电阻R1=10Ω,N、D间连接电阻R2=20Ω.导体杆ab横跨在3条导轨上,与三条导轨都接触良好,杆的a端到与EF接触的b点间的距离l=40.0cm.空间充满匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.5T,方向如图示.
(1)若导体杆在匀强磁场中匀速向右运动,速度大小为v=4.0m/s,求通过电阻R1、R2的电流大小.
(2)若导体杆以b为轴,在导轨所在的平面内沿顺时针方向转动90°角(导轨MN和CD都足够长),求这过程中电流方向向下的通过电阻R1、R2的电荷量的大小.
如图所示,金属杆ab放在两水平放置的长直平行金属导轨上,导轨电阻不计,导轨间的宽度为1.0m,其间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T,现用导线与插入电解槽中的两惰性电极C,D相连,回路的总电阻为2Ω,电解液为500mL的CuSO4溶液,现对棒施加一大小为3N的水平恒力,棒恰好开始运动,最后达到稳定状态,从棒开始运动到棒达到稳定状态的过程中,C,D中的某电极增重3.2mg.(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积的变化)
(1)写出电极D的反应式;
(2)写出电解CuSO4溶液的化学方程式;
(3)棒达到稳定状态时的速度为多大?
(4)ab棒刚达到稳定速度时,溶液中氢离子浓度约为多少?
(5)从棒开始运动到达到稳定过程中,棒ab移动的距离?
人用绳子通过定滑轮拉物体A,A穿在光滑的竖直杆上,当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达图5-2-11所示位置时,绳与竖直杆的夹角为θ.求A物体实际运动的速度是多大.
图5-2-11
雨点以3 m/s的速度竖直下落,步行人感到雨点与竖直方向成30°角迎面打来,那么人行走的速度是多少?