如图所示,真空有一个半径r=0.5 m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3 T,方向垂直于纸面向里,在x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5 m的匀强电场区域,电场强度E=1.5×103 N/C。在x="2" m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏,从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比=1×109 C/kg带正电的粒子,粒子的运动轨迹在纸面内,一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子,恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求:
粒子进入电场时的速度和沿y轴正方向射入的粒子在磁场中运动的时间?
速度方向与y轴正方向成30°(如图中所示)射入磁场的粒子,离开磁场时距x轴的距离是多大?求最后打到荧光屏上,求该发光点的位置坐标。
(10分)如图所示,A、B两球完全相同,质量均为m,用两根等长的细线悬挂在O点,两球之间固连着一根劲度系数为k的轻弹簧,两球静止时,弹簧位于水平方向且与AB两球心连线共线,两根细线之间的夹角为,求:
(1)细线中拉力的大小;
(2)弹簧长度的压缩量.
(16分)如图所示,空间存在一个方向垂直桌面向下的磁场。现将质量为、边长为
的正方形线框
,静止放在光滑绝缘足够大的水平桌面上,
边与
轴重合。
边的电阻为
,
边的电阻为
,线框其余部分电阻不计。
(1)若磁场随时间的变化规律为(
为大于零的已知常数),求线框中感应电流的大小和方向。
(2)若磁场不随时间变化,而是按照下列情况分布:磁感应强度沿轴方向均匀分布,沿
轴方向按规律
变化(
为大于零的已知常数),线框从
=0时刻、以初速度
由图示位置向
轴正方向平动。求在图示位置线框所受安培力的大小和方向。
(3)在第(2)问中,若,求在整个运动过程中,电阻
产生的焦耳热。
(16分)如图甲所示,在轴右侧加有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度
=1T。从原点
处向第Ⅰ象限发射一比荷
=1×104C/kg的带正电的粒子(重力不计),速度大小
=103m/s,方向垂直于磁场且与
轴正方向成300角。
(1)求粒子在该匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和在该磁场中运动的时间
。
(2)若磁场随时间变化的规律如图乙所示(垂直于纸面向外为正方向),s后空间不存在磁场.在
=0时刻,粒子仍从
点以与原来相同的速度
射入,求粒子从
点射出后第2次经过
轴时的坐标。
(15分)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数:
=3:l,原线圈电路中接有一量程为3A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻
以及若干“6 V、6 W”的相同灯泡。输入端交变电压
的图象如图乙所示。
(1)求图甲中电压表的读数。
(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数。
(3)为满足第(2)问中要求,求可变电阻应调到的电阻值
如图所示,半径=1.25m的l/4光滑圆弧轨道
竖直固定,其末端
切线水平,并与水平传送带相连,已知小滑块的质量为
=0.5kg,滑块与传送带间的动摩擦因数
=0.1,传送带
长度为
=1.5m,
、
两轮半径
=0.4m,当传送带静止时,用
="4" N的水平拉力将滑块从
端由静止开始向左拉动。
取10m/s2。
(1)若滑块到达端时撤去拉力
,求:滑块沿弧形槽上升的最大高度;
(2)问题(1)中的滑块,从高点沿弧形槽再滑回端时,轨道对滑块的支持力多大?
(3)若拉力作用一段距离后撤去,滑块到达光滑曲面某一高度而下滑时,以
、
两轮以角速度
=15rad/s顺时针转动,为使滑块能在
轮最高点
离开传送带飞出,则拉力
作用的最短距离需多大?