(16分)如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.50Ω的电阻,导轨宽度L=0.40m。金属棒ab紧贴在导轨上,现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金属棒ab下滑的距离h与时间t的关系如下表所示。(金属棒ab和导轨电阻不计,g=10m/s2)
时 间t/s |
0 |
0.20 |
0.40 |
0.60 |
0.80 |
1.00 |
1.20 |
1.40 |
1.60 |
1.80 |
下滑距离h/m |
0 |
0.18 |
0.60 |
1.20 |
1.95 |
2.80 |
3.80 |
4.80 |
5.80 |
6.80 |
求:(1)在前0. 4s的时间内,金属棒ab中的平均电动势;
(2)金属棒的质量m;
(3)在前1.60s的时间内,电阻R上产生的热量QR。
“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域,坠落过程可简化为从一个近圆轨道(可近似看做圆轨道)开始,经过与大气摩擦,空间站的大部分经过升温、熔化、最后汽化而销毁,剩下的残片坠入大海.此过程中,空间站原来的机械能中除一部分用于销毁和一部分被残片带走外,还有一部分能量E′通过其他方式散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量)。
(1)试导出以下各物理量的符号表示散失能量E′的公式。
(2)算出E′的数值(结果保留两位有效数字)。
坠落开始时空间站的质量M=1.17×105 kg;
轨道离地面的高度h="146" km;地球半径为R=6.4×106 m;
坠落空间范围内重力加速度可看做g="10" m/s2;
入海残片的质量m=1.2×104 kg;
入海残片的温度升高ΔT="3000" K;
入海残片的入海速度为声速v="340" m/s;
空间站材料每1 kg升温1 K平均所需能量C=1.0×103 J;
每销毁1 kg材料平均所需能量μ=1.0×107 J。
某太阳能热水器,集光板面积为1.5m2,贮水容量为0.2m3。冬天时,太阳照射到集光板上,与太阳光垂直的每平方米面积上接受的太阳能为600J/(s·m2),设太阳光连续照射10h,试估算水温最多升高多少?
某海湾共占面积1.0×107m2,涨潮时水深20m,此时关上水坝闸门,可使水位保持20m不变,退潮时,坝外水位降至18m,假如利用此水坝建水力发电站,且重力势能转化为电能的效率为10%,每天有两次涨潮,问该电站一天能发出多少电能。(g=l0m/s2)
有一块0℃的冰雹自高空落下,若落地时其势能的80%转化为本身的内能,将自己熔化为0℃的水,求下落的高度。(冰的熔化热为3.34×105J/kg)
汽车发动机的功率为30kw,效率为20%,它带有汽油20L。如果汽车速率为18km/h,这些汽油还能供汽车行驶多远? (汽油的燃烧值为4.704×107kJ/kg,汽油密度为0.8×103kg/m3)