相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1.0kg的金属棒ab和质量为m2=0.27kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,确保金属棒与金属导轨良好接触,如图(a)所示。虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75,两棒总电阻为R=1.8Ω,导轨电阻不计。现有一方向竖直向下、大小按图(b)所示规律变化的外力F作用在ab棒上,使棒从静止开始沿导轨匀加速运动,与此同时cd棒也由静止释放。取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)磁感应强度B的大小和ab棒的加速度大小;
(2)若在2s内外力F做功40J,则这一过程中两金属棒产生的总焦耳热是多少?
(3)判断cd棒将做怎样的运动,并求出cd棒达到最大速度所需的时间t0。
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的区域足够大的匀强磁场,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,已知每个粒子的速度v0=105m/s,比荷=108C/kg,重力忽略不计,在每个粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视为恒定不变。求:
(1)带电粒子刚好从极板边缘射出时两金属板间的电压;
(2)带电粒子进入磁场时粒子最大速度的大小;
(3)证明:任意时刻从电场射出的带电粒子,进入磁场时在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为定值,并计算两点间的距离。
一电路如图所示,电源电动势,内阻
,电阻
,
,
,C为平行板电容器,其电容C=3.0pF,虚线到两极板距离相等,极板长
,两极板的间距
。
(1)若开关S处于断开状态,则当其闭合后,求流过R4的总电量为多少?
(2)若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?(要求写出计算和分析过程,g取
)
一个物块放置在粗糙的水平地面上,受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图(a)所示,速度v随时间t变化的关系如图(b)所示(g=10m/s2).求:
(1)1s末物块所受摩擦力的大小f1;
(2)物块在前6s内的位移大小;
(3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ.
如图所示,两平行金属板A,B长l=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,即UAB=300V。一带正电的粒子电荷量q=1.0×10-10C,质量m=1.0×10-20Kg,从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场,初速度V0=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN,PS间的无电场区域后,进入固定在中线上的O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS的右边点电荷的分布不受界面的影响),已知两界面MN,PS相距为L=12cm,粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上。求(静电力常数K=9×109N.m2/C2)
(1)粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离多远?
(2)点电荷Q的电量
如图所示,一内壁光滑的细管弯成半径R=0.4m的半圆形轨道CD,竖直放置,其轨道内径略大于小球直径,水平轨道与竖直半圆轨道在C点连接完好。置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连,B处为弹簧的自然状态。用力推一质量为m=0.8kg的小球压缩弹簧到A处,然后将小球由静止释放,小球运动到C处后对轨道的压力F1=58N,水平轨道以B为边界,左侧AB段长为x=0.3m,与小球的动摩擦因素为μ=0.5,右侧BC段光滑。求(g=10m/s2)
(1) 小球进入半圆轨道C点时的速度
(2)弹簧在压缩至A点时所储存的弹性势能。
(3)小球运动到轨道最高处D点时对轨道的压力。