如图所示,宽度L=0.2m、足够长的平行光滑金属导轨固定在位于竖直平面内的绝缘板上,导轨所在空间存在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场,磁场方向跟导轨所在平面垂直.一根导体棒MN两端套在导轨上与导轨接触良好,且可自由滑动,导体棒的电阻值R=l.5Ω,其他电阻均可忽略不计.电源电动势E=3.0V,内阻可忽略不计,取重力加速度g=10m/s2.当S1闭合,S2断开时,导体棒恰好静止不动.
(1)求S1闭合,S2断开时,导体棒所受安培力的大小;
(2)将S1断开,S2闭合,使导体棒由静止开始运动,求当导体棒的加速度a=5.0m/s2时,导体棒产生的感应电动势大小;
(3)将S1断开,S2闭合,使导体棒由静止开始运动,求导体棒运动的最大速度的大小.
如图所示,在xOy平面内存在I、II、III、IV四个场区,y轴右侧存在匀强磁场I,y轴左侧与虚线MN之间存在方向相反的两个匀强电场,II区电场方向竖直向下,III区电场方向竖直向上,P点是MN与x轴的交点。有一质量为m,带电荷量+q的带电粒子由原点O,以速度v0沿x轴正方向水平射入磁场I,已知匀强磁场I的磁感应强度垂直纸面向里,大小为B0,匀强电场II和匀强电场III的电场强度大小均为,如图所示,IV区的磁场垂直纸面向外,大小为
,OP之间的距离为
,已知粒子最后能回到O点。
(1)带电粒子从O点飞出后,第一次回到x轴时的位置和时间;
(2)根据题给条件画出粒子运动的轨迹;
(3)带电粒子从O点飞出后到再次回到O点的时间。
如图1所示,两根足够长的平行金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角为,金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m,导轨处于匀强磁场中,磁场的方向垂直于导轨平面斜向上,磁感应强度大小为B,金属导轨的上端与开关S、定值电阻R1和电阻箱R2相连。不计一切摩擦,不计导轨、金属棒的电阻,重力加速度为g,现闭合开关S,将金属棒由静止释放。
(1)判断金属棒ab中电流的方向;
(2)若电阻箱R2接入电路的阻值为R2="2" R1,当金属棒下降高度为h时,速度为v,求此过程中定值电阻R1上产生的焦耳热Q1;
(3)当B=0.40T,L=0.50m,37°时,金属棒能达到的最大速度vm随电阻箱R2阻值的变化关系如图2所示。取g= 10m/s2,sin37°= 0.60,cos37°= 0.80。求定值电阻的阻值R1和金属棒的质量m。
如图所示为水上滑梯的简化模型:倾角θ=37°斜滑道AB和水平滑道BC平滑连接,起点A距水面的高度H=7m,BC长d=2m,端点C距水面的高度h=1m。质量m=50kg的运动员从滑道起点A点无初速地自由滑下,运动员与AB、BC间的动摩擦因数均为μ=0.1。已知cos37°=0.8,sin37°=0.6,运动员在运动过程中可视为质点,g取10 m/s2。求:
(1)运动员从A滑到C的过程中克服摩擦力所做的功W;
(2)运动员到达C点时的速度大小υ;
(3)保持水平滑道端点在同一竖直线上,调节水平滑道高度h和长度d到图中B′C′ 位置时,运动员从滑梯平抛到水面的水平位移最大,求此时滑道B′C′距水面的高度h′.
在某地的一平直路段的交通标志上明确标明:机动车辆的行驶速度不得超过60km/h。就在这一路段曾经发生过一起重大交通事故:一辆质量10000kg的卡车撞上一辆质量2000kg的汽车。事后交警测得卡车刹车与撞上小汽车的距离为22.5m,卡车撞上汽车后一起滑行的距离是12.5m,卡车和汽车与地面的动摩擦因数是0.4,根据事故现场录像观察事故发生前汽车是没有运动的。求卡车是否超速?(g=10m/s2)
如图所示,直角玻璃三棱镜ABC置于空气中, BC的长度为a,M是AB的中点,θ=60°,PC是一个竖直的屏。一束水平的平行光从AB边射入玻璃棱镜,已知玻璃棱镜的折射率,光在真空中的传播速度为c。求:
(1)这束光照到屏上的宽度;
(2)光从M点射到屏上所用的时间。