在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘盘面上,离轴心r=20cm处放置一小物块A,其质量为m=2kg,A与盘面间相互作用的静摩擦力的最大值为其重力的k倍(k=0.5),试求:
⑴当圆盘转动的角速度ω=2rad/s时,物块与圆盘间的摩擦力大小多大?
⑵欲使A与盘面间不发生相对滑动,则圆盘转动的最大角速度能达到多大?(取g=10m/s2)
如图19所示,导体棒ab、cd放在光滑水平导轨上,cd棒通过滑轮悬挂一质量为m的物块,整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中.ab在外力作用下以速度v1匀速向右运动时,cd棒由静止释放,设ab、cd的长度均为L,ab棒的电阻为r1,cd棒的电阻为r2,导轨足够长且电阻不计,求:
(1)cd棒开始运动的方向与ab棒匀速运动速度v1取值的关系;
(2)稳定状态时,cd棒匀速运动的速度;
(3)稳定状态时,回路的电功率P电和外力的功率P外.
相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1.0kg的金属棒ab和质量为m2=0.27kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图(a)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75,两棒总电阻为R=1.8Ω,导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上,大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下,从静止开始,沿导轨匀加速运动,同时cd棒也由静止释放。取重力加速度g=10m/s2。
(1)求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小;
(2)已知在2 s内外力F做功40 J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;
(3)判断cd棒将做怎样的运动,求出cd棒达到最大速度所需的时间t0,并在图(c)中定性画出cd棒所受摩擦力fcd随时间变化的图象。
如图17所示,竖直平面xOy内存在水平向右的匀强电场,场强大小E=10N/C,在y≥0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=0.5T,一带电量q=+0.2C、质量m=0.4kg的小球由长L=0.4m的细线悬挂于P点。小球可视为质点,现将小球拉至水平位置A无初速释放,小球运动到悬点P正下方的坐标原点O时,悬线突然断裂。取重力加速度g=10m/s。求:
(1)小球运动到O点时的速度大小;
(2)悬线断裂前瞬间拉力的大小;
(3)悬线断裂后0.2s小球的位置坐标。
如图16所示,在分别为和
的两个相邻的条形区域中分别有匀强磁场和匀强电场,磁场方向垂直于纸面向里,电场方向与电、磁场分界线平行向右。一带正电的粒子以速率v从磁场区域的上边界的P点向下成θ=60º射入磁场,然后以垂直于电、磁场分界线的方向进入电场,最后从电场边界上的Q点射出。已知PQ垂直于电场方向,不计重力。求电场强度和磁感应强度大小之比,以及粒子在磁场与电场中运动的时间之比。
如图14所示,一块磁铁放在铁板ABC上的A处,其中AB长为lm,BC长为0.8m,BC与水平面间的夹角为37°,磁铁与铁板间的引力为磁铁重的0.2倍,磁铁与铁板间的动摩擦因数μ=0.25,现在给磁铁一个水平向左的初速度v0=4m/s。不计磁铁经过B处的机械能损失,取g=10m/s2,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。则:
(1)求磁铁第一次到达B处的速度大小;
(2)求磁铁在BC上向上运动的加速度大小;
(3)请分析判断磁铁最终能否第二次到达B点。