如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2,已知sin37°=0.60,cos 37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力大小;
(3)导体棒受到的摩擦力.(本题12分,每小题4分)
如图,MN、PQ是两条水平放置的平行光滑导轨,其阻值可以忽略不计,轨道间距L=0.6m。匀强磁场垂直导轨平面向下,磁感应强度B=1×10T,金属杆ab垂直于导轨放置与导轨接触良好,ab杆在导轨间部分的电阻r=1Ω,在导轨的左侧连接有电阻R1、R2,阻值分别为R1=3Ω,R2=6Ω,ab杆在外力作用下以u=5m/s的速度向右匀速运动。求:
(1)ab杆哪端的电势高?ab两端电压多大?
(2)求通过ab杆的电流I.
(3)求电阻R1上每分钟产生的热量Q.
如图10所示,光滑水平面上有一长板车,车的上表面OA段是一长为L的水平粗糙轨道,A的右侧光滑,水平轨道左侧是一光滑斜面轨道,斜面轨道与水平轨道在O点平滑连接.车右端固定一个处于锁定状态的压缩轻弹簧,其弹性势能为Ep,一质量为m的小物体(可视为质点)紧靠弹簧,小物体与粗糙水平轨道间的动摩擦因数为μ,整个装置处于静止状态.现将轻弹簧解除锁定,小物体被弹出后滑上水平粗糙轨道.车的质量为 2m,斜面轨道的长度足够长,忽略小物体运动经过O点处产生的机械能损失,不计空气阻力.求:
(1)解除锁定结束后小物体获得的最大动能;
(2)当μ满足什么条件小物体能滑到斜面轨道上,满足此条件时小物体能上升的最大高度为多少?
如图9所示,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的距离为h.物块B质量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于O点的正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ. 现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时与水平面的距离为h/16. 小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,试求物块在水平面上滑行的时间t.
如图8所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,角速度ω=2π rad/s,外电路电阻R=4 Ω. 试求:
(1)转动过程中感应电动势的最大值;交变电压表的示数;
感应电动势的瞬时值表达式
(2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量.
(3)线圈转动一周线框上产生的焦耳热为多少?
如图所示,在平行板电容器的两板之间,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度B1=0.40T,方向垂直纸面向里,电场强度E=2.0×105V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B2=0.25T,磁场边界AO和y轴的夹角∠AOy=45°.一束带电量q=8.0×10-19C的同位素正离子从P点射入平行板间,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.2m)的Q点垂直y轴射入磁场区,离子通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角在45°~90°之间,不计离子重力,求:
(1)离子运动的速度为多大?
(2)x轴上被离子打中的区间范围?
(3)离子从Q运动到x轴的最长时间?
(4)若只改变AOy区域内磁场的磁感应强度大小,使离子都不能打到x轴上,磁感应强度大小B2´应满足什么条件?