如图所示,两根电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为,导轨间距为l,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上。如图所示,将甲、乙两阻值相同,质量均为m的相同金属杆放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲、乙相距l。从静止释放两金属杆的同时,在金属杆甲上施加一个沿着导轨的外力F,使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动,且加速度大小a=gsinθ,乙金属杆进入磁场即做匀速运动。
(1)求每根金属杆的电阻R;
(2)从释放金属杆开始计时,写出从计时开始到甲金属杆离开磁场的过程中外力F随时间t变化的关系式,并说明F的方向;
(3)若从开始释放两杆到乙金属杆离开磁场,乙金属杆共产生热量Q,试求此过程中外力F对甲做的功。
如图所示,光滑平行的金属导轨MN和PQ,间距L=1.0 m,与水平面之间的夹角α=30°,匀强磁场磁感应强度B=2.0 T,垂直于导轨平面向上,MP间接有阻值R=2.0Ω的电阻,其它电阻不计,质量m=2.0 kg的金属杆ab垂直导轨放置,用变力F沿导轨平面向上拉金属杆ab, 若金属杆ab以恒定加速度a=2 m/s2, 由静止开始做匀变速运动,则:(g="10" m/s2)
(1) 在5 s内平均感应电动势是多少?
(2) 第5 s末,回路中的电流多大?
(3) 第5 s末,作用在ab杆上的外力F多大?
如图所示,宽度L=1.0m的足够长的U形金属框架水平放置,框架处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1.0T,框架导轨上放一根质量m=0.2kg、电阻R=1.0Ω的金属棒ab,棒ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,现牵引力F以恒定功率P使棒从静止开始沿导轨运动(ab棒始终与导轨接触良好且垂直),当棒的电阻R产生热量Q=7.0J时获得稳定速度,速度大小为3.0m/s,此过程中通过棒的电量q=4.1C。框架电阻不计,g取10m/s2。
求:
(1)当棒的速度到达稳定时,棒ab所受的安培力的大小和方向。
(2) 牵引力F的恒定功率P为多大?
(3)ab棒从静止到稳定速度的时间多少?
(15分) 如图所示为半径R=0.50m的四分之一圆弧轨道,底端距水平地面的高度h=0.45m。一质量m=1.0kg的小滑块从圆弧轨道顶端A由静止释放,到达轨道底端B点的速度v = 2.0m/s。忽略空气的阻力。取g=10m/s2。
求:
(1)小滑块在圆弧轨道底端B点受到的支持力大小FN;
(2)小滑块由A到B的过程中,克服摩擦力所做的功W;
(3)小滑块落地点与B点的水平距离x。
在足够大的绝缘光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg、带电量q=1.0×10-10C的带正电的小球,静止在O点.以O点为原点,在该水平面内建立直角坐标系xOy.在t0=0时突然加一沿x轴正方向、大小E1=2.0×106V/m的匀强电场,使小球开始运动.在t1=1.0s时,所加的电场突然变为沿y轴正方向、大小E2=2.0×106V/m的匀强电场.在t2=2.0s时所加电场又突然变为另一个匀强电场E3,使小球在此电场作用下在t3=4.0s时速度变为零.求:
(1)在t1=1.0s时小球的速度v1的大小;
(2)在t2=2.0s时小球的位置坐标x2、y2;
(3)匀强电场E3的大小;
一质量为M=2.0kg的小物块随足够长的水平传送带一起向右匀速运动,被一水平向左飞来的子弹击中,且子弹从小物块中穿过,子弹和小物块的作用时间极短,如图甲所示.地面观察者记录的小物块被击中后的速度随时间变化关系如图乙所示(图中取向右运动的方向为正方向).已知传送带的速度保持不变(g取10m/s2)求:
(1)传送带的速度v的大小;
(2)小物块与传送带之间的动摩擦因数μ;
(3)传送带对小物块所做的功.