如图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=100、电阻r="10" W,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R="90" Ω,与R并联的交流电压表为理想电表。 在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量F随时间t按图17(乙)所示正弦规律变化。 求:
(1)交流发电机产生的电动势的最大值;
(2)写出感应电流瞬时函数表达式;
(3)交流电压表的示数;
(4)线圈从图示位置转动90°过程中通过电阻R的电量。
(5)1min时间内外力对线框所做的功。
以36 km/h的速度行驶的汽车,刹车后做匀减速直线运动,若汽车在刹车后第2 s内的位移是6.25 m,则刹车后5 s内的位移是多少?
如右图所示,两足够长的平行金属导轨水平放置,间距为L,左端接有一阻值为R的电阻;所在空间分布有竖直向上,磁感应强度为B的匀强磁场.有两根导体棒c、d质量均为m,电阻均为R,相隔一定的距离垂直放置在导轨上与导轨紧密接触,它们与导轨间的动摩擦因数均为μ.现对c施加一水平向右的外力,使其从静止开始沿导轨以加速度a做匀加速直线运动.(已知导体棒c始终与导轨垂直、紧密接触,导体棒与导轨的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,导轨的电阻忽略不计,重力加速度为g)
(1)经多长时间,导体棒d开始滑动;
(2)若在上述时间内,导体棒d上产生的热量为Q,则此时间内水平外力做的功为多少?
如右图所示,一质量为m、电荷量为+q的粒子,以速度从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从b处穿过x轴进入场强为E、方向与x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,速度方向与 x轴正方向的夹角为30°,经过一段时间后恰好通过b点正下方的c点,粒子的重力不计.试求:
(1)圆形匀强磁场的最小面积.
(2)c点到b点的距离d.
如下图所示,长12 m质量为50 kg的木板右端有一立柱.木板置于水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数为0.1.质量为50 kg的人立于木板左端,木板与人均静止,当人以的加速度匀加速向右奔跑至木板的右端时,立刻抱住立柱(取
),求:
(1)人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小和方向;
(2)人在奔跑过程中木板的加速度大小和方向;
(3)人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间.
如图甲所示,两平行金属板的板长不超过0.2 m,板间的电压u随时间t变化的图线如图乙所示,在金属板右侧有一左边界为MN、右边无界的匀强磁场,磁感应强度,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子连续不断地以速度
,沿两板间的中线
平行金属板射入电场中,磁场边界MN与中线
垂直.已知带电粒子的比荷
,粒子所受的重力和粒子间的相互作用力均忽略不计.
(1)在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场强度看作是恒定的.试说明这种处理能够成立的理由.
(2)设时刻射入电场的带电粒子恰能从平行金属板边缘射出,求该带电粒子射出电场时的速度大小.
(3)对于所有经过电场射入磁场的带电粒子,设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d,试判断d的大小是否随时间而变化?若不变,证明你的结论;若变,求出d的变化范围.