如图甲所示,MN、PQ是固定于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=2.0m;R是连在导轨一端的电阻,质量m=1.0kg的导体棒ab垂直跨在导轨上,电压传感器与这部分装置相连。导轨所在空问有磁感应强度B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场。从t=0开始对导体棒ab施加一个水平向左的外力F,使其由静止开始沿导轨向左运动,电压传感器测出R两端的电压随时间变化的图线如图乙所示,其中OA段是直线,AB段是曲线、BC段平行于时间轴。假设在从1.2s开始以后,外力F的功率P=4.5W保持不变。导轨和导体棒ab的电阻均可忽略不计,导体棒ab在运动过程中始终与导轨垂直,且接触良好。不计电压传感器对电路的影响(g=10m/s2)。求
(1)导体棒ab做匀变速运动的加速度及运动过程中最大速度的大小;
(2)在1.2s~2.4s的时间内,该装置产生的总热量Q;
(3)导体棒ab与导轨间的动摩擦因数μ和电阻R的值。
如图所示,一物体M从A点以某一初速度沿倾角α=37°的粗糙固定斜面向上运动,自顶端B点飞出后,垂直撞到高H=2.25m的竖直墙面上C点,又沿原轨迹返回.已知B、C两点的高度差h=0.45m,物体M与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g="10" m/s2.试求:
(1)物体M沿斜面向上运动时的加速度大小;
(2)物体返回后B点时的速度;
(3)物体被墙面弹回后,从B点回到A点所需时间。
一长为L的细线,上端固定,下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球,处于如图15所示的水平向右的匀强电场中,开始时,将线与小球拉成水平,然后释放,小球由静止开始向下摆动,当细线转过60°角时,小球到达B点速度恰好为零.试求:
(1)AB两点的电势差UAB;(2)匀强电场的场强大小;(3)小球到达B点时,细线对小球的拉力大小。
(10分)如图所示,在光滑水平地面上有一固定的挡板,挡板上固定一个轻弹簧。现有一质量M=3 kg,长L=4 m的小车AB(其中O为小车的中点,AO部分粗糙,OB部分光滑),一质量为m=1 kg的小物块(可视为质点),放在车的最左端,车和小物块一起以v0=4 m/s的速度在水平面上向右匀速运动,车撞到挡板后瞬间速度变为零,但未与挡板粘连。已知小车OB部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内,且小物块与弹簧碰撞无能量损失。小物块与车AO部分之间的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)小物块和弹簧相互作用的过程中,弹簧对小物块的冲量;
(2)小物块最终停在小车上的位置距A端多远。
(10分)如图所示,为半圆柱体玻璃的横截面,OD为直径,一束由单色光Ⅰ和单色光Ⅱ组成的复色光沿AO方向从真空斜射入玻璃,B、C点为两单色光的射出点(设光线在B、C处未发生全反射)。已知单色光Ⅰ由O到B的传播时间为t,光在真空中传播速度大小为,玻璃对单色光Ⅰ和单色光Ⅱ的折射率分别为
、
。求:单色光Ⅱ在玻璃中传播路径
的距离。
如图所示,在固定的气缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体,活塞面积之比为,两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连,可沿水平方向无摩擦滑动.两个气缸都不漏气.初始时,A、B中气体的体积皆为
,温度皆为
= 300K.A中气体压强
,
是气缸外的大气压强.现对A加热,使其中气体的体积增大
,温度升到某一温度
. 同时保持B中气体的温度不变.求此时A中气体压强(用
表示结果)和温度(用热力学温标表达)