(18分)如图所示,竖直平面内有无限长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨,宽度均为L=0.5m,上方连接一个阻值R=1Ω的定值电阻,虚线下方的区域内存在磁感应强度B=2T的匀强磁场.完全相同的两根金属杆1和2靠在导轨上,金属杆与导轨等宽且与导轨接触良好,电阻均为r=0.5Ω.将金属杆1固定在磁场的上边缘(仍在此磁场内),金属杆2从磁场边界上方h0=0.8m处由静止释放,进入磁场后恰作匀速运动.(g取10m/s2)求:
(1)金属杆的质量m为多大?
(2)若金属杆2从磁场边界上方h1=0.2m处由静止释放,进入磁场经过一段时间后开始匀速运动.在此过程中整个回路产生了1.4J的电热,则此过程中流过电阻R的电量q为多少?
(3)金属杆2仍然从离开磁场边界h1=0.2m处由静止释放,在金属杆2进入磁场的同时由静止释放金属杆1,两金属杆运动了一段时间后均达到稳定状态,试求两根金属杆各自的最大速度.(已知两个电动势分别为E1、E2不同的电源串联时,电路中总的电动势E=E1+E2.)
如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向;然后,经过x轴上x=2h处的 P2点进入磁场,并经过y轴上y=处的P3点。不计重力。求:
(l)电场强度的大小
(2)粒子到达P2时的速度
(3)磁感应强度的大小。
如图所示,一带电为+q质量为m的小球,从距地面高h处以一定的初速水平抛出,在距抛出点水平距离为L处有根管口比小球略大的竖直细管,管的上口距地面h/2。为了使小球能无碰撞地通过管子(即以竖直速度进入管子),可在管子上方整个区域内加一水平向左的匀强电场,(重力加速度为g)求:
(1)小球的初速度
(2)应加电场的场强
(3)小球落地时的动能
如图所示,电解槽A与电炉R并联后接到电源上,电源内阻r =1Ω,电炉电阻R=19Ω,电解槽接入电路中的电阻=0.5Ω.当K1闭合、K2断开时,电炉消耗功率684W;K1、K2都闭合时电炉消耗功率475W(电炉电阻可看作不变).试求
(1)电源的电动势;
(2)K1、K2闭合时,流过电解槽的电流大小;
(3)K1、K2闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率。
如图所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直平面内的导轨电
阻可忽略,金属棒的质量m=0.1kg,电阻R=0.5Ω,它与导轨间的动摩擦因数µ=0.4,有效长度为L=0.2m.为了使金属棒能够靠在竖直导轨外面静止不动,我们施加一竖直方向的匀强磁场,问磁场方向是向上还是向下?磁感应强度B至少应是多大?设滑动摩擦力等于最大静摩擦力。(重力加速度g=10m/s2)
有一游标卡尺,主尺的最小分度是1mm,游标上有20个小的等分刻度。用它测量一小球的直径,如图甲所示的读数是mm。用螺旋测微器测量一根金属丝的直径,如图乙所示的读数是mm。