如图所示,竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接,EF之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II,磁感应强度大小均为B.现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,平行轨道中部高度足够长.已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1,下落到MN处的速度大小为v2。
(1)求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小。
(2)若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变,求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。
(3)若将磁场II的CD边界略微下移,导体棒ab刚进入磁场II时速度大小为v3,要使其在外力F作用下向下做匀加速直线运动,加速度大小为a,求所加外力F随时间变化的关系式。
如图所示,电源由n个电动势均为1.5 V、且内阻相同的电池串联组成,合上开关S,变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中,电路中一些物理量的变化规律由图甲、乙、丙给出(甲图为输出功率与路端电压关系曲线;乙图为路端电压与总电流关系曲线;丙图为电源的效率与外电路电阻关系曲线),电表、导线对电路的影响不计,求:
(1)组成电源的串联电池的个数;
(2)滑动变阻器的总阻值;
(3)将甲、乙、丙三个图上的a、b、c、d各点的坐标补齐。
如图所示,在直角坐标系xOy平面内, 一质量为m的轻质小球(不计重力)在A(-2L,-L)点获得一沿x轴正方向的初速度v0,同时在第三象限内受到方向竖直向上、大小为F的恒力,小球运动到第二象限后受到竖直向下、大小也为F的恒力作用,并恰好能从y轴上的A′(0,L)垂直于y轴进入到第一象限,其运动轨迹如图所示,已知C点的坐标为(-2L,0)
(1)求此小球受到的恒力F的大小;
(2)将此小球移至A、C间的其他位置,仍以速度v0沿x轴正方向进入,若小球仍能垂直于y轴从OA′间进入第一象限,则小球在A、C间的位置的y轴坐标应满足什么条件?
如图所示的电路中,三个电阻阻值均为R,电源内阻不计。两金属板间的距离为d,当开关K闭合时,一质量为m、电量为q的带电油滴从高处由静止下落经上板中央小孔后,落到两板间的匀强电场中时做匀速运动。开关断开后,仍使该油滴从同一位置由静止落下,恰好不能碰到下板,忽略空气对油滴的浮力和阻力,重力加速度为g。求:
(1)油滴开始下落时离上板的高度H;
(2)开关断开后,油滴下落过程的总时间t。
如图所示,在平行金属带电极板M、N的电场中将电荷量为C的点电荷从A点移到M板,电场力做功为
J,把该点电荷从A点移到N板,电场力做功为4×10-4 J,M板接地。问:
(1)A点的电势是多少?
(2)UNM多大?
交流发电机矩形线圈边长ab="cd=0.4" m,bc="ad=0.2" m,共50匝,线圈电阻r="1" Ω,线圈在B="0.2" T的匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴OO′以200 rad/s的角速度匀速转动,外接电阻R=7Ω,如图所示。求:
(1)从图示位置开始计时,线圈中产生的感应电动势大小随时间变化的函数表达式;
(2)电压表读数;
(3)电阻R上的电功率。