如图所示,光滑水平面AB与竖直面的半圆形导轨在B点衔接,导轨半径R,一个质量为m的物块静止在A处压缩弹簧,把物块释放,在弹力的作用下获得一个向右的速度,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C点,不计空气阻力,g取,求:
(1)弹簧对物块的弹力做的功;
(2)物块从B至C克服摩擦阻力所做的功;
(3)物块离开C点后落回水平面时动能的大小。
如图所示,长为L质量为m的金属棒ab自平行倾斜双轨上高为h处自由滑下,经光滑圆弧连接处进滑入水平平行双轨,水平双轨处在磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场中,倾斜双轨与水平双轨间夹角为θ,在水平双轨上摆放着另一质量为m的金属棒cd,若金属棒光滑,水平双轨很长,两金属棒不可能相碰,且电阻均为R0(导轨电阻不计)。求:
(1)金属棒ab在倾斜平行双轨滑下时的加速度a;
(2)金属棒ab刚滑入水平双轨时产生的电动势E;
(3)金属棒ab刚滑入水平双轨产生的电流I。
如图所示,直角坐标系xoy位于竖直平面内,y轴正方向竖直向上,x轴正方向水平向右。空间中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强磁场垂直xoy平面向里,磁感应强度大小为B。匀强电场(图中未画出)方向平行于xoy平面,小球(可视为质点)的质量为m、带电量为+q,已知电场强度大小为,g为重力加速度。
(1)若匀强电场方向水平向左,使小球在空间中做直线运动,求小球在空间中做直线运动的速度大小和方向;
(2)若匀强电场在xoy平面内的任意方向,确定小球在xoy平面内做直线运动的速度大小的范围;
(3)若匀强电场方向竖直向下,将小球从O点由静止释放,求小球运动过程中距x轴的最大距离。
如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图。一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置,其右端面上有一截面积为S的小喷口,喷口离地的高度为h,管道中有一绝缘活塞,在活塞的中部嵌有金属棒,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中,当棒中通有垂直纸面向里的恒定电流I时,活塞以某一速度向右匀速推动液体,液体以不变的速度v源源不断地沿水平方向射出。若液体的密度为ρ,重力加速度为g,不计所有阻力。求
(1)液体落地点离喷口的水平距离x;
(2)该装置的功率;
(3)磁感应强度B的大小。
电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一,它揭示了电、磁现象之间的本质联系。
电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,即,这就是法拉第电磁感应定律。
(1)如图所示,把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里,线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分ab的长度为L,它以速度v向右匀速运动。请根据法拉第电磁感应定律推导出闭合电路的感应电动势E=BLv。
(2)两根足够长的光滑直金属导轨平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L。两导轨间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆MN放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆MN由静止沿导轨开始下滑。求
①当导体棒的速度为v(未达到最大速度)时,通过MN棒的电流大小和方向;
②导体棒运动的最大速度。
如图所示的平面直角坐标系中,在y>0的区域存在匀强电场,场强沿y轴负方向,在y<0的区域存在匀强磁场,磁场方向垂直于坐标平面向外。一电荷量为q、质量为m的带正电粒子,经过y轴上y=h处的点Pl时速率为vo,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。不计粒子重力。
(1)求电场强度的大小;
(2)若粒子进人磁场后,接着经过了y轴上y=-2h处的P3点,求磁感应强度的大小;
(3)若只改变磁场的大小(仍为匀强磁场),让粒子仍从Pl经P2沿原路径进入磁场后,为了使粒子能再次通过P2点,求磁感应强度的大小满足的条件。