如图所示,均可视为质点的三个物体A、B、C穿在竖直固定的光滑绝缘轻杆上,A与B紧靠在一起(但不粘连),C紧贴着绝缘地板,质量分别为MA=2.32kg,MB=0.20kg,MC=2.00kg,其中A不带电,B、C的带电量分别为qB = +4.0×10-5c,qC =+7.0×10-5c,且电量都保持不变,开始时三个物体均静止。现给物体A施加一个竖直向上的力F,若使A由静止开始向上作加速度大小为a=4.0m/s2的匀加速直线运动,则开始需给物体A施加一个竖直向上的变力F,经时间t后, F变为恒力。已知g=10m/s2,静电力恒量k=9×109N·m2/c2,
求:(1)静止时B与C之间的距离;
(2)时间t的大小;
(3)在时间t内,若变力F做的功WF=53.36J,则B所受的电场力对B做的功为多大?
如图所示,某人用轻绳牵住一质量为m=0.6kg的氢气球,因受水平风力的作用,系氢气球的轻绳与水平方向成37°角,此时气球离地高度h=5m。已知空气对气球的浮力竖直向上,恒为15N,人的质量M=50kg,人受的浮力忽略不计。求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)水平风力的大小;
(2)若水平风力和浮力均保持不变,剪断轻绳后气球需多长时间才能运动到离地H=35m高度处?
如图所示,置于水平地面的物体质量为m=2kg,在水平恒力F的作用下,物体由静止开始加速运动,运动x1=16m位移后速度变为v1=8m/s,此时立即撤去F,物体又经过t2 = 8s时间停止运动,已知物体与水平地面间的动摩擦因数μ始终不变。求:(g=10m/s2)
(1)物体在加速和减速阶段的加速度a1和a2分别是多大;
(2)水平恒力F的大小。
如图所示,竖直平面坐标系xOy的第一象限,有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场,大小分别为B和E;第四象限有垂直xOy面向里的水平匀强电场,大小也为E;第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的半径为R的半圆轨道,轨道最高点与坐标原点O相切,最低点与绝缘光滑水平面相切于N。一质量为m的带电小球从y轴上(y>0)的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动,恰好通过坐标原点O,且水平切入半圆轨道并沿轨道内侧运动,过N点水平进入第四象限,并在电场中运动(已知重力加速度为g)。
(1)判断小球的带电性质并求出其所带电荷量;
(2)P点距坐标原点O至少多高;
(3)若该小球以满足(2)中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限,通过N点开始计时,经时间小球距坐标原点O的距离s为多大?
据报道,1992年7月,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验,实验取得了部分成功。航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行,相对地面速度大约6.5×103m/s,从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长20km,电阻为800Ω的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直,做切割磁感线运动。假定这一范围内的地磁场是均匀的,磁感应强度为4×10-5 T,且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同。根据理论设计,通过电离层(由等离子体组成)的作用,悬绳可以产生约3A的感应电流,试求:
(1)金属悬绳中产生的感应电动势;
(2)悬绳两端的电压;
(3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能(已知地球半径为6.4×103 km)。
交流发电机转子是匝数n =100,边长L =20cm的正方形线圈,置于磁感应强度的匀强磁场中,绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad/s)的角速度转动。当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时,已知线圈的电阻r =1Ω,外电路电阻R =99Ω。试求:
(1)电动势的最大值Em ;
(2)交变电流的有效值I;
(3)外电阻R上消耗的功率PR