如图甲所示,一足够长阻值不计的光滑平行金属导轨MN、PQ之间的距离L=1.0 m,NQ两端连接阻值R=1.0 Ω的电阻,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上,导轨平面与水平面间的夹角θ=300。一质量m="0.20" kg,阻值r="0.50" Ω的金属棒垂直于导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量M="0.60" kg的重物相连。细线与金属导轨平行。金属棒沿导轨向上滑行的速度v与时间t之间的关系如图乙所示,已知金属棒在0~0.3 s内通过的电量是0.3~0.6 s内通过电量的,g="10" m/s2,求:
(1)0~0.3 s内棒通过的位移;
(2)金属棒在0~0.6 s内产生的热量。
一质量为0.5kg的物体置于光滑的水平面上,受到6 N的水平拉力从静止出发,(取g = 10m/s2)求:
(1)物体经2s的时间,速度能达到多大?
(2)若改用同样大小的力竖直向上提升这个物体,它的加速度为多少?
(3)物体在(2)问中竖直向上的力的作用下速度由零增大到4m/s,物体上升的高度多大?
如图甲所示,两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的交流电压u,金属板间电场可看做均匀、且两板外无电场,板长L=0.2m,板间距离d=0.1m,在金属板右侧有一边界为MN的匀强磁场,MN与两板中线OO′ 垂直,磁感应强度 B=5×10-3T,方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中,已知每个粒子的比荷=108C/kg,重力忽略不计,在0-0.8×10-5s时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极板边缘的影响)。已知t = 0时刻进入两板间的带电粒子恰好在0.2×10-5s时刻经极板边缘射入磁场。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)。
求:
(1)求两板间的电压U0
(2)0-0.2×10-5s时间内射入两板间的带电粒子都能够从磁场右边界射出,求磁场的最大宽度
(3)若以MN与两板中线OO′ 垂直的交点为坐标原点,水平向右为x轴,竖直向上为y轴建立二维坐标系,请写出在0.3×10-5s时刻射入两板间的带电粒子进入磁场和离开磁场(此时,磁场只有左边界,没有右边界)时的位置坐标。
(4)两板间电压为0,请设计一种方案:让向右连续发射的粒子流沿两板中线OO′射入,经过右边的待设计的磁场区域后,带电粒子又返回粒子源。
某星球表面,宇航员做了如下实验,如图甲所示,一竖直平面内的轨道由粗糙斜面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,将一小物块置于轨道ADC上离地面高为H处由静止下滑,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的大小,N随H的变化关系如图乙折线PQI所示(PQ与QI两直线相连接于Q点),QI反向延长交纵轴于F点(0,11N),求:
(1)轨道的半径;
(2)物块与斜面AD间的动摩擦因数μ.
(3)若已知小物块的质量为2.5Kg,星球半径4000km则在该星球上发射一颗人造卫星的最小速度。
风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟,具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术。小型独立风力发电系统一般不并网发电,只能独立使用,单台装机容量通常不超过10KW。它的构成为:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子是绕组切割磁感线产生电能。因风量不稳定,故小型风力发电机输出的是13-25V变化的交流电,须经充电器整流再对蓄电池充电,使风力发电机的产生的电能变能化学能。最后经逆变处理后供给用户使用。某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验:将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路(注:风力发电机与铜棒直接相连,连接导线末画出)如图所示。铜棒ab长为0.5m,质量0.2Kg,两端用轻铜线相连。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B="2T." 当有风速4m/s吹向风叶,铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时,铜棒处于受力平衡状态。
(1)此时铜棒中通过的电流大小与方向。
(2)如风力发电机能把风能的30%转化为发电机的机械能,发电系统的效率为50%(其他能量损失一概不计),已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24V,问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s?(g取10m/s2,ρ空气=1.29Kg/m3,sin370=0.6,cos370="0.8" )
有一足够长的倾角θ=53°的斜面固定在水平地面上,一质量为0.5Kg的物体以v0=6.4m/s的初速度,从斜面底端向上滑行,该物体与斜面间的动摩擦因数0.8,如图所示。(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2)求:
⑴ 物体上滑的最大距离
⑵ 物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间
⑶ 物体从开始到再次返回斜面底端过程中产生的热量