如图所示,电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升,导体棒的电阻R为1Ω,架在竖直放置的框架上,它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直.当导体棒上升h=3.8m时,获得稳定的速度,导体棒上产生的热量为2J,电动机牵引棒时,电压表、电流表的读数分别为7V、1A,电动机内阻r为1Ω,不计框架电阻及一切摩擦,
求:(1)电动机的输出功率?
(2)导体棒达到稳定时的速度?
(3)导体棒从静止至达到稳定速度所需要的时间?
如图所示的环状轨道处于竖直面内,它由半径分别为R和2R的两个半圆轨道、半径为R的两个四分之一圆轨道和两根长度分别为2R和4R的直轨道平滑连接而成。以水平线MN和PQ为界,空间分为三个区域,区域I和区域Ⅲ有磁感应强度为B的水平向里的匀强磁场,区域I和Ⅱ有竖直向上的匀强电场。一质量为m、电荷量为+q的带电小环穿在轨道内,它与两根直轨道间的动摩擦因数为μ(0<μ<1),而轨道的圆弧形部分均光滑。在电场中靠近C点的地方将小环无初速释放,设小环电量保持不变(已知区域I和II的匀强电场强大小为,重力加速度为g)。求:
(1)小环在第一次通过轨道最高点A时的速度vA的大小;
(2)小环在第一次通过轨道最高点A时受到轨道的压力N的大小;
(3)若从C点释放小环的同时,在区域II再另加一垂直于轨道平面向里的水平匀强电场,其场强大小为,则小环在两根直轨道上通过的总路程多大?
如图所示,半径为R=0.2m的光滑1/4圆弧AB在竖直平面内,圆弧B处的切线水平。B端高出水平地面h=0.8m,O点在B点的正下方。将一质量为m=1.0kg的滑块从A点由静止释放,落在水平面上的C点处,不计空气阻力,g取10m/s2,求:
(1)滑块滑至B点时对圆弧的压力及XOC的长度;
(2)若在B端接一长为L=1.0m的木板MN,滑块从A端释放后正好运动到N端停止,求木板与滑块的动摩擦因数μ。
如图所示,在光滑水平桌面上放有长木板,
的右端有固定挡板
,木板
的长度为
。另有小物块
和
可以在长木板上滑动,
之间和
之间的动摩擦因数相同,
之间和
之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
的尺寸以及
的厚度皆可忽略不计,
(连同挡板
)的质量皆为
。(1)若
被固定在桌面上,
静止放在木板
的中央,
以初速度
从左端冲上木板
,物块
刚好能碰到
,求
之间的动摩擦因数;(2)若
未被固定在桌面上,开始时
静止放在木板
的中央,
以初速度
从左端冲上木板
。a.要使物块
与
能相碰,初速度
应满足的条件是什么?b.若物块
与
发生碰撞过程的时间极短,且碰撞过程中没有机械能损失,要使物块
能够与挡板
发生碰撞,初速度
应满足的条件是什么?
1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时,发现了一种新的电磁效应:将导体置于磁场中,并沿垂直磁场方向通入电流,则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差,这种现象后来被称为霍尔效应,这个横向的电势差称为霍尔电势差。
(1)如图14甲所示,某长方体导体的高度为
、宽度为
,其中的载流子为自由电子,其电荷量为
,处在与
面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为
。在导体中通有垂直于
面的电流,若测得通过导体的恒定电流为
,横向霍尔电势差为
,求此导体中单位体积内自由电子的个数。
(2)对于某种确定的导体材料,其单位体积内的载流子数目和载流子所带电荷量
均为定值,人们将
定义为该导体材料的霍尔系数。利用霍尔系数
已知的材料可以制成测量磁感应强度的探头,有些探头的体积很小,其正对横截面(相当于图14甲中的
面)的面积可以在
以下,因此可以用来较精确的测量空间某一位置的磁感应强度。如图14乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器,其中的探头装在探杆的前端,且使探头的正对横截面与探杆垂直。这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流的大小
,又可以监测出探头所产生的霍尔电势差
,并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小,且显示在仪器的显示窗内。
①在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中,对探杆的放置方位有何要求;
②要计算出所测位置磁场的磁感应强度,除了要知道外,还需要知道哪个物理量,并用字母表示。推导出用上述这些物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式。
如图所示,在轴上方有一匀强电场,场强大小为
,方向竖直向下。在
轴下方有一匀强磁场,磁感应强度为
,方向垂直于纸面向里。在
轴上有一点
,离原点距离为
。现有一带电量为
,质量为
的粒子,不计重力,从
区间某点由静止开始释放后,能经过
点。试求:
(1)释放瞬间粒子的加速度;
(2)释放点的坐标应满足的关系式?