如图甲所示,为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距
,导轨左端连接一个R=2
的电阻,将一根质量
的金属棒
垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与
金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,现对金属棒施加一水平向右的拉力F,并保持拉力的功率恒为P=8W,使棒从静止开始向右运动。已知从金属棒开始运动直至达到稳定速度的过程中电阻R产生的热量
。试解答以下问题:
(1)金属棒达到的稳定速度是多少?
(2)金属棒从开始运动直至达到稳定速度所需的时间是多少?
(3)金属棒从开始运动直至达到稳定速度的过程中所产生的平均感应电动势可在什么数值范围内取值?
(4)在乙图中画出金属棒所受的拉力F随时间变化的大致图像。
如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角为。一长为
的轻绳一端固定在圆锥体的顶点
处,另一端拴着一个质量为
的小物体。物体以速度
绕圆锥体的轴
线在水平面内做匀速圆周运动。(结果可保留根式)
⑴当时,求绳对物体的拉力;
⑵当时,求绳对物体的拉力。
如图所示,在倾角为的斜面底端的正上方
处,平抛一小球,该小球垂
直打在斜面上的一点,求小球抛出时的初速度大小。
如图所示,在半径为的水平圆板中心轴正上方高为
处,水平抛出一小球,圆板作匀速转动。当圆板半径
与初速度方向一致时开始抛出小球,要
使球与圆
板只碰一次,且落点为
,则
(1)小球的初速度应为多大;
(2)圆板转动的角速度为多大?
如图所示,MN与PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨,质量m=0.2kg,电阻r=0.5Ω的金属杆ab垂直跨接在导轨上,匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面,导轨左端接阻值R=2Ω的电阻,理想电压表并接在R两端,导轨电阻不计.t=0时刻ab受水平拉力F的作用后由静止开始向右作匀加速运动,ab与导轨间的动摩擦因数=0.2.第4s末,ab杆的速度为v=1m/s,电压表示数U=0.4V.取重力加速度g=10m/s2.
(1)在第4s末,ab杆产生的感应电动势和受到的安培力各为多大?
(2)若第4s末以后,ab杆作匀速运动,则在匀速运动阶段的拉力为多大?整个过程拉力的最大值为多大?
(3)若第4s末以后,拉力的功率保持不变,ab杆能达到的最大速度为多大?
(4)在虚线框内的坐标上画出上述(2)、(3)两问中两种情形下拉力F随时间t变化的大致图线(要求画出0—6s的图线,并标出纵坐标数值).
如图所示,电源电动势E=50V,内阻r=1Ω, R1=3Ω,R2=6Ω.间距d=0.2m的两平行金属板M、N水平放置,闭合开关S,板间电场视为匀强电场.板间竖直放置一根长也为d的光滑绝缘细杆AB,有一个穿过细杆的带电小球p,质量为m=0.01kg、带电量大小为q=1×10-3C(可视为点电荷,不影响电场的分布).现调节滑动变阻器R,使小球恰能静止在A处;然后再闭合K,待电场重新稳定后释放小球p.取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)小球的电性质和恰能静止时两极板间的电压;
(2)小球恰能静止时滑动变阻器接入电路的阻值;
(3)小球p到达杆的中点O时的速度.