如图所示,边长为L的正方形金属框,质量为m,电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘,金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外.磁场随时间变化规律为B=kt(k>0),已知细线所能承受的最大拉力为2mg,求:
(1)回路中的感应电流大小及方向
(2)从t=0开始,经多长时间细线会被拉断
如图(甲)所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道相距l=1m,两轨道之间用R=3Ω的电阻连接,一质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆与两轨道垂直,静止放在轨道上,轨道的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上,现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆,拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图(乙)所示,当拉力达到最大时,导体杆开始做匀速运动,当位移s=2.5m时撤去拉力,导体杆又滑行了一段距离s'后停下,在滑行s'的过程中电阻R上产生的焦耳热为12J。求:
(1)拉力F作用过程中,通过电阻R上电量q;
(2)导体杆运动过程中的最大速度vm;
(3)拉力F作用过程中,电阻R上产生的焦耳热。
如图(a)所示,一倾角为37°的传送带以恒定速度运行。现将一质量m=2kg的小物体以某一初速度放上传送带,物体相对地面的速度随时间变化的关系如图(b)所示,取沿传送带向上为正方向,,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)0—10s内物体位移的大小;
(2)物体与传送带间的动摩擦因数;
(3)0—10s内物体机械能增量及因与传送带摩擦产生的热量Q。
如图a所示,水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场,现将一重力不计、比荷的正电荷置于电场中的O点由静止释放,经过
×10-5s后,电荷以v0=1.5×l04m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场,磁场与纸面垂直,磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正,以电荷第一次通过MN时为t=0时刻)。求:
(1)匀强电场的电场强度E
(2)图b中×10-5s时刻电荷与O点的水平距离
(3)如果在O点右方d= 68cm处有一垂直于MN的足够大的挡板,求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间。(,
)
如图所示,有一水平桌面长L,套上两端开有小孔的外罩(外罩内情况无法看见),桌面上沿中轴线有一段长度未知的粗糙面,其它部分光滑,一小物块(可视为质点)以速度从桌面的左端沿桌面中轴线方向滑入,小物块与粗糙面的动摩擦系数μ=1/2,小物体滑出后做平抛运动,桌面离地高度h以及水平飞行距离s均为
(重力加速度为g)求:
(1)未知粗糙面的长度X为多少?
(2)若测得小物块从进入桌面到落地经历总时间为,则粗糙面前端离桌面最左端的距离?
(3)粗糙面放在何处,滑块滑过桌面用时最短,该时间为多大?
如图所示,水平设置的三条光滑平行金属导轨、
、
位于同一水平面上,
与
、
与
相距均为
=1m,导轨
间横跨一质量为
=1kg的金属棒MN,棒与三条导轨垂直,且始终接触良好。棒的电阻
=2Ω,导轨的电阻忽略不计。在导轨
间接一电阻为R=2Ω的灯泡,导轨
间接一理想电压表。整个装置放在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下。现对棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始运动。试求:
(1)若施加的水平恒力F=8N,则金属棒达到稳定时速度为多大?
(2)若施加的水平外力功率恒定,且棒达到稳定时的速度为1.5m/s,则水平外力的功率为多大?此时电压表读数为多少?
(3)若施加的水平外力使棒MN由静止开始做加速度为2m/s2的匀加速直线运动,且经历=1s时间,灯泡中产生的热量为12J,试求此过程中外力做了多少功?