如图所示,平行金属导轨宽度为l=0.6m,与水平面间的倾角为θ=37o,导轨电阻不计,底端接有阻值为R=3Ω的定值电阻,磁感强度为B=1T的匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一质量为m=0.2kg,长也为l的导体棒受导轨上两支柱p支撑静止在ab位置,导体棒的电阻为Ro=1Ω,它与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.3。导体棒获得平行斜面的初速vo=10m/s向上滑行最远至a/b/位置,所滑行距离为s=4m。(sin37o=0.6,cos37o=0.8,重力加速度g=10m/s2)。问:
(1)把运动导体棒视为电源,最大输出功率是多少?
(2)上滑过程中导体棒所受的安培力做了多少功?
(3)以ab位置为零势点,若导体棒从ab上滑d=3m过程中电阻R发出的热量QR=2.1J,此时导体棒的机械能E /为多大?
(4)在图2中画出图线,要求能反映导体棒在上滑和下滑过程中机械能E随位移x变化的大致规律。(x正方向沿斜面向上,坐标原点O在ab位置)
地球质量为M,半径为R,自转角速度为,万有引力恒量为G,若规定物体离无穷远处势能为0,则质量为
的物体离地心距离为
时,具有的引力势能可表示为
。
(1)试证明一质量的卫星在离地面距离为
时所具有的机械能为
(2)国际空间站是在地球大气层上空绕地球飞行的一个巨大人造天体,设空间站离地面高度为,如果在该空间站直接发射一颗质量为
的小卫星,使其能达到地球同步卫星轨道并能在轨道上正常运行,该卫星在离开空间站时必须具有多大的初动能。
如图所示,平行导轨MN和PQ相距0.5m,电阻可忽略.其水平部分是粗糙的,置于0.60T竖直向上的匀强磁场中,倾斜部分是光滑的,该处没有磁场.导线a和b质量均为0.20kg,电阻均为0.15,a、b相距足够远,b放在水平导轨上.a从斜轨上高0.050m处无初速释放.求:
(1)回路的最大感应电流是多少?
(2)如果导线与导轨间的动摩擦因数-0.10,当导线b的速率达到最大值时,导线a的加速度是多少?
楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成,一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F=10N,刷子的质量为
,刷子可视为质点,刷子与板间的动摩擦因数
为0.5,天花板长为
,取
,试求:
(1)刷子沿天花板向上的加速度
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间
有一则“守株待兔”的古代寓言,设兔子的头部受到大小等于自身重量的打击时,即可致死。假若兔子与树桩作用时间大约为,则若要被撞死,兔子奔跑的速度至少为(
()
A.![]() |
B.![]() |
C.![]() |
D.![]() |
(附加题)
自由电子激光器原理如图,自由电子经电场加速后,从正中央射入上下排列着许多磁铁的磁场区域,相邻两磁铁相互紧靠且极性相反.电子在磁场力作用下 “扭动”着前进,每“扭动”一次就会发出一个光子(不计电子发出光子后能量损失),两端的反射镜使光子来回反射,最后从透光的一端发射出激光.
(1)若激光器发射激光的功率为P=6.63×109W,频率为ν=1016Hz,试求该激光器每秒发出的光子数(普朗克常量h=6.63×10-34J•s);
(2)若加速电压U=1.8×104V,电子质量m=9.0×10-31kg,电子电量e=1.6×10-19C,每对磁极间的磁场可看作是匀强磁场,磁感应强度B=9.0×10-4T,每个磁极左右宽l1=0.30m,垂直纸面方向长l2=1.0m.当电子从正中央垂直磁场方向射入时,电子可通过几对磁极?