(16分)如图所示,空间存在一个方向垂直桌面向下的磁场。现将质量为、边长为
的正方形线框
,静止放在光滑绝缘足够大的水平桌面上,
边与
轴重合。
边的电阻为
,
边的电阻为
,线框其余部分电阻不计。
(1)若磁场随时间的变化规律为 (
为大于零的已知常数),求线框中感应电流的大小和方向。
(2)若磁场不随时间变化,而是按照下列情况分布:磁感应强度沿轴方向均匀分布,沿
轴方向按规律
变化(
为大于零的已知常数),线框从
=0时刻、以初速度
由图示位置向
轴正方向平动。求在图示位置线框所受安培力的大小和方向。
(3)在第(2)问中,若,求在整个运动过程中,电阻
产生的焦耳热。
在如图所示的电路中,R1是由某金属氧化物制成的导体棒,实验证明通过它的电流I和它两端的电压U遵循I=kU3的规律(式中k=0.02A/V3),R2是普通电阻,阻值为24Ω,遵循欧姆定律,电源电动势E=6V,闭合开关S后,电流表的示数为0.16A。试求:R1两端的电压;
电源的内电阻r;
R1、R2和r上消耗的电功率P1、P2和Pr。
如图所示,质量为m的导体棒MN静止在水平导轨上,导轨宽度为L,已知电源的电动势为E,内阻为r,导体棒的电阻为R,其余部分与接触电阻不计,磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为,磁感应强度为B,求轨道对导体棒的支持力和摩擦力。
利用图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻。当滑动变阻器的滑片滑到某一位置时,电流表和电压表的示数分别为0.20A和2.90V。改变滑片的位置后,两表的示数分别为0.40A和2.80V。这个电源的电动势和内电阻各是多大?
如图甲所示,一竖直的轨道由粗糙斜面 AD 和光滑圆轨道DCE组成,AD与DCE相切于D点,C为圆轨道的最低点,弧DC所对的圆心角θ=37o,半径R=1m。将质量m=0.5kg的物块置于轨道 ADC 上离地面高为 H处由静止释放,物体与斜面 AD 间的动摩擦因数μ=0.6,用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力N,改变 H 的大小,可测出相应的 N 大小,试直接给出小物块到C点时对轨道的压力N随 H的关系式,并作出N随H的变化关系图。(不要求解题过程,重力加速度g取 10m/s2)。
如右图中A和B表示在真空中相距为d的两平行金属板加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场;右边表示一周期性的交变电压的波形,横坐标代表时间t,纵坐标代表电压UAB,从t=0开始,电压为给定值U0,经过半个周期,突然变为-U0……。如此周期地交替变化。在
t=0时刻将上述交变电压UAB加在A、B两极上,电子质量为m,电量为e,求:
在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最大,则所加交变电压的频率最大不能超过多少?
在t=0时刻,在B的小孔处无初速地释放一电子,要想使这电子到达A板时的速度最小(零),则所加交变电压的频率为多大?
在t=?时刻释放上述电子,在一个周期时间,该电子刚好回到出发点?
试说明理由并讨论物理量间应满足什么条件。