如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度B=1T,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5m,现有一边长l=0.2m、质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω的正方形线框MNOP以v0=7m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场,求:
(1)线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F。
(2)若线框能穿过的条形磁场区域为n个,且n>3,请用文字简答线框通过2d的水平距离过程中其水平方向上做什么运动。
(3)线框从刚进入磁场到开始竖直下落的过程中产生的焦耳热Q。
如图16所示,在地面附近有一个范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强磁场。匀强磁场的磁感应强度为B,方向水平并垂直纸面向外,一质量为m、带电量为
的带电微粒在此区域恰好做速度大小为
的匀速圆周运动。(重力加速度为
)
(1)求此区域内电场强度的大小和方向;
(2)若某时刻微粒运动到场中距地面高度为H的P点,速度与水平方向成
的角,如图所示。则该微粒至少需要经过多长时间运动到距地面最高点?最高点距地面
多高?
(3)在(2)问中微粒运动到P点时,突然撤去磁场,同时电场强度大小不变,方向变为水平向右,则该微粒运动过程中距地面的最大高度是多少?
有一台单相交流发电机(不计内阻)内部如图15所示,匀强磁场磁感强度B=0.25T,匝数为n=100匝的矩形线圈,绕转轴OO′垂直于匀强磁场匀速转动,每匝线圈长为L=25cm,宽为d=20cm,线圈每分钟转动1500转。用这台发电机供给一个学校照明用电,降压变压器匝数比为4∶1,输电线的总电阻R=4Ω,全校共22个班,每班有“220V,40W”灯6盏. 若要保证全部电灯正常发光。求:
(1)从线圈平面经过图示位置时开始记时,写出交流感应电动势e的瞬时值表达式;
(2)升压变压器的匝数比为多少;
如图14所示,两条足够长的互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为L=0.5m.在导轨的一端接有阻值为0.8Ω的电阻R,在x≥0处有一与水平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=1T.一质量m=0.2kg的金属杆垂直放置在导轨上,金属直杆的电阻是r=0.2Ω,其他电阻忽略不计,金属直杆以一定的初速度v0=4m/s进入磁场,同时受到沿x轴正方向的恒力F=3.5N的作用,在x=6m处速度达到稳定.求:
(1)金属直杆达到的稳定速度v1是多大?
(2)从金属直杆进入磁场到金属直杆达到稳定速度的过程中,电阻R上产生的热量是多大?通过R的电量是多大?
如图13中实线是一简谐波在t=0时的波形图,虚线是该波在t=0.5s时的波形图。已知该简谐波的周期T>0.5s,试求:
(1)该波的传播速度;
(2)若波沿x轴负方向传播,求它的频率.
如图11所示,光滑水平面上静止放着长L=2.0m质量M=3.0kg的木板,一个质量m=1.0kg的小物体(可视为质点)放在离木板右端a=0.4m处,m和M之间的动摩擦因数μ=0.1.今对木板施加向右的拉力F=10.0N,为使木板自物体下方分离出来,此拉力作用时间不得少于多长?