如图所示,质量为m=10g,电量为q=10-4C的带正电小球用长为L=0.3m的绝缘细线系于O点放在匀强电场中,静止时悬线与竖直方向夹角θ=60°。求:
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)若通过外力做功将带电小球缓慢拉至竖直方向的最低点并使悬线拉紧,而小球最终处于静止状态,问外力需做多少功?
如图所示,开口处有卡口、内截面积为S的圆柱形气缸开口向上竖直放置在水平面上,缸内总体积为V0,大气压强为p0,一厚度不计、质量为m的活塞(m=0.2p0S/g)封住一定量的理想气体,温度为T0时缸内气体体积为0.8V0,先在活塞上缓慢放上质量为2m的砂子,然后将缸内气体温度升高到2T0,求:(1)初始时缸内气体的压强P1 =?(2)在活塞上放上质量为2m的砂子时缸内气体的体积V2 =?(3)最后缸内气体的压强P4=?
如图所示,两根间距为L的金属导轨MN和PQ,电阻不计,左端弯曲部分光滑,水平部分导轨与导体棒间的滑动摩擦因数为μ,水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场Ⅰ,右端有另一磁场Ⅱ,其宽度也为d,但方向竖直向下,两磁场的磁感强度大小均为B0,相隔的距离也为d.有两根质量为m、电阻均为R的金属棒a和b与导轨垂直放置,b棒置于磁场Ⅱ中点C、D处.现将a棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放并沿导轨运动下去.
(1)当a棒在磁场Ⅰ中运动时,若要使b棒在导轨上保持静止,则a棒刚释放时的高度应小于某一值h0,求h0的大小;
(2)若将a棒从弯曲导轨上高度为h(h<h0)处由静止释放,a棒恰好能运动到磁场Ⅱ的左边界处停止,求a棒克服安培力所做的功;
(3)若将a棒仍从弯曲导轨上高度为h(h<h0)处由静止释放,为使a棒通过磁场Ⅰ时恰好无感应电流,可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间而变化,将a棒刚进入磁场Ⅰ的时刻记为t=0,此时磁场Ⅱ的磁感应强度为B0,试求出在a棒通过磁场Ⅰ的这段时间里,磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化的关系式。
如图所示,在一次消防演习中,消防员练习使用挂钩从高空沿滑杆由静止滑下,滑杆由AO、OB两段直杆通过光滑转轴连接地O处,可将消防员和挂钩均理想化为质点,且通过O点的瞬间没有机械能的损失。已知AO长L1=5m,OB长L2=10m,两面竖直墙MN的间距d=11m。滑杆A端用铰链固定在墙上,可自由转动。B端用铰链固定在另一侧墙上。为了安全,消防员到达对面墙的速度大小不能超过6m/s,挂钩与两段滑杆间动摩擦因数均为μ=0.8。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)若测得消防员下滑时, OB段与水平方向间的夹角始终为37°,求消防员在两滑杆上运动时加速度的大小及方向;
(2)若B端在竖直墙上的位置可以改变,求滑杆端点A、B间的最大竖直距离。
如图所示,电源内阻r=1Ω,R1=2Ω,R2=6Ω,灯L上标有“3V、1.5W”的字样,当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时,电流表示数为1A,灯L恰能正常发光。
(1)求电源的电动势;
(2)求当P移到最左端时,电流表的示数;
(3)当滑动阻器的Pb段电阻多大时,变阻器R3上消耗的功率最大?最大值多大?
4×100m接力赛是奥运会上最为激烈的比赛项目,有甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现,甲短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程.为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前s0 处作了标记,当甲跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时立即起跑(忽略声音传播的时间及人的反应时间),已知接力区的长度为L=20m,设乙起跑后的运动是匀加速运动,试求:
(1)若s0 =13.5m,且乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,则在完成交接棒时乙离接力区末端的距离为多大?
(2)若s0 =16m,乙的最大速度为8m/s,并能以最大速度跑完全程,要使甲乙能在接力区完成交接棒,则乙在听到口令后加速的加速度最大为多少?