下面是一个物理演示实验,它显示:如图5-2-9中自由下落的物体A和B经反弹后,B能上升到比初始位置高得多的地方.A是某种材料做成的实心球,质量m1="0.28" kg,在其顶部的凹坑中插着质量m2="0.10" kg的木棍B.B只是松松地插在凹坑中,其下端与坑底之间有小空隙.将此装置从A下端离地板的高度H="1.25" m处由静止释放.实验中,A触地后在极短时间内反弹,且其速度大小不变;接着木棍B脱离球A开始上升,而球A恰好停留在地板上.求木棍B上升的高度.重力加速度g取10 m/s2.
图5-2-9
磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是平静海面上某实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。
如图2所示,通道尺寸、
、
。工作时,在通道内沿z轴正方向加
的匀强磁场;沿x轴负方向加匀强电场,使两金属板间的电压
;海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率
船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向;
船以
的速度匀速前进。若以船为参照物,海水以
的速率涌入进水口,由于通道的截面积小于进水口的截面积,在通道内海水速率增加到
。求此时两金属板间的感应电动势U感;
船行驶时,通道中海水两侧的电压按
U感计算,海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力。当船以
的速度匀速前进时,求海水推力的功率。
如图1所示,真空中相距的两块平行金属板A、B与电源连接(图中未画出),其中B板接地(电势为零),A板电势变化的规律如图2所示
将一个质量,电量
的带电粒子从紧临B板处释放,不计重力。求
在
时刻释放该带电粒子,释放瞬间粒子加速度的大小;
若A板电势变化周期
s,在
时将带电粒子从紧临B板处无初速释放,粒子到达A板时动量的大小;
A板电势变化频率多大时,在
到
时间内从紧临B板处无初速释放该带电粒子,粒子不能到达A板。
如图左所示,边长为l和L的矩形线框、
互相垂直,彼此绝缘,可绕中心轴O1O2转动,将两线框的始端并在一起接到滑环C,末端并在一起接到滑环D,C、D彼此绝缘.通过电刷跟C、D连接.线框处于磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场中,磁场边缘中心的张角为45°,如图右所示(图中的圆表示圆柱形铁芯,它使磁铁和铁芯之间的磁场沿半径方向,如图箭头所示).不论线框转到磁场中的什么位置,磁场的方向总是沿着线框平面.磁场中长为l的线框边所在处的磁感应强度大小恒为B,设线框
和
的电阻都是r,两个线框以角速度ω逆时针匀速转动,电阻R=2r.
求线框
转到图右位置时感应电动势的大小;
求转动过程中电阻R上的电压最大值;
求外力驱动两线框转动一周所做的功。
磁悬浮列车动力原理如下图所示,在水平地面上放有两根平行直导轨,轨间存在着等距离的正方形匀强磁场Bl和B2,方向相反,B1=B2=lT,如下图所示。导轨上放有金属框abcd,金属框电阻R=2Ω,导轨间距L=0.4m,当磁场Bl、B2同时以v=5m/s的速度向右匀速运动时,求如果导轨和金属框均很光滑,金属框对地是否运动?运动性质如何?
如果金属框运动中所受到的阻力恒为其对地速度的K倍,K=0.18,求金属框所能达到的最大速度vm是多少?
如果金属框要维持(2)中最大速度运动,它每秒钟要消耗多少磁场能?
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如图所示,匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的,且宽度相等均为 d ,电场方向在纸平面内,而磁场方向垂直纸面向里.一带正电粒子从 O 点以速度 v0沿垂直电场方向进入电场,在电场力的作用下发生偏转,从 A 点离开电场进入磁场,离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半,当粒子从C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方向一致,(带电粒子重力不计)求:粒子从 C 点穿出磁场时的速度v;
电场强度 E 和磁感应强度 B 的比值 E / B ;
拉子在电、磁场中运动的总时间。