处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接电阻或电容器.匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度的大小B=2T,质量为0.02 kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触。若将下端连接阻值为R=20Ω的电阻,如图所示,(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1) 当金属棒下滑速度达到稳定时,求该速度的大小.
(2) 当金属棒下滑速度达到0.4m/s时,求加速度的大小.
(3) 若将下端连接的电阻换成电容为C=10000μF的电容器,求金属棒下滑的加速度.
如图所示,两平行金属导轨轨道MN、MʹNʹ间距为L,其中MO和MʹOʹ段与金属杆间的动摩擦因数μ=0.4,ON和OʹNʹ段光滑且足够长,两轨道的交接处由很小的圆弧平滑连接,导轨电阻不计,左侧接一阻值为R的电阻和电流传感器,轨道平面与水平面的夹角分别为α=53°和β=37°。区域PQPʹQʹ内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场宽度为d,PPʹ的高度为h2=0.3m,。现开启电流传感器,同时让质量为m、电阻为r的金属杆ab自高h1=1.5m处由静止释放,金属杆与导轨垂直且保持接触良好,电流传感器测得初始一段时间内的I t(电流与时间关系)图象如图乙所示(图中I0为已知)。求:
(1)金属杆第一次进入磁场区域时的速度大小v1(重力加速度为g取10m/s2);
(2)匀强磁场的磁感应强度B和金属杆第二次进入磁场区域时的速度大小(此后重力加速度取g);
(3)电阻R在t1 t3时间内产生的总热能QR(用v1和其它已知条件表示)。
如图所示,倾斜轨道AB的倾角为370,CD、EF轨道水平,AB与CD通过光滑圆弧管道BC连接,CD右端与竖直光滑圆周轨道相连。小球可以从D进入该轨道,沿轨道内侧运动,从E滑出该轨道进入EF水平轨道。小球由静止从A点释放,已知AB长为5R,CD长为R,重力加速度为g,小球与斜轨AB及水平轨道CD、EF的动摩擦因数均为0.5,sin370=0.6,cos370=0.8,圆弧管道BC入口B与出口C的高度差为l.8R。求:(在运算中,根号中的数值无需算出)
(1)小球滑到斜面底端C时速度的大小。
(2)小球刚到C时对轨道的作用力。
(3)要使小球在运动过程中不脱离轨道,竖直圆周轨道的半径应该满足什么条件?
如图所示,在光滑水平面上使滑块A以2 m/s的速度向右运动,滑块B以4 m/s的速度向左运动并与滑块A发生碰撞,已知滑块A、B的质量分别为1 kg、2 kg,滑块B的左侧连有轻弹簧,求:
(1)当滑块A的速度减为0时,滑块B的速度大小;
(2)弹簧的最大弹性势能.
如图所示,为玻璃材料制成的一棱镜的截面图,一细光束从圆弧AB的中点E点沿半径射入棱镜后,恰好在圆心O点发生全反射,经CD面反射,再从圆弧的F点射出,已知,OA=a,OD=.求:出射光线与法线夹角的正弦值。
一横截面积为S的内壁光滑的导热汽缸水平放置且固定不动。两个活塞A和B将汽缸分隔为1、2两气室,达到平衡时1、2两气室的体积分别为V1和V2,压强为p0,如图所示。在室温不变的条件下,缓慢推动活塞A,使之向右移动一段距离d后达到新的平衡,活塞移动达到新的平衡后,求:
①汽缸内气体的压强;
②活塞B向右移动的距离。