(18分)如图所示,粗糙斜直轨道PA和两个光滑圆弧轨道、
组成的S形轨道,斜轨道与圆弧轨道在A点光滑连接,B点是最低点,已知
,圆弧轨道半径均为R,两圆弧交接处C、D之间留有很小空隙,刚好能够使小球通过,CD之间距离可忽略。斜轨道最高点P与水平面BQ的高度差为h=6.5R。从P点静止释放一个质量为m可视为质点的小球,小球沿S形轨道运动后从G点水平飞出,落到水平地面上,落点Q点到B点的距离为x=4R。不计空气阻力,重力加速度为g,求:
(1)小球从G点水平飞出时的速度多大?
(2)小球运动到圆形轨道最低点B点时对轨道的压力;
(3)小球与轨道PA间的动摩擦因数μ。
如图所示,竖直平行导轨间距l=20cm,导轨顶端接有一电键K,导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦,ab的电阻R=0.4Ω,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,当ab棒由静止释放0.8s后,突然接通电键,不计空气阻力。设导轨足够长,求ab棒的最大速度和最终速度的大小(g取10m/s2)
如图所示,矩形线框abcd在磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中绕垂直于B的轴OO′以ω=10r/s匀速转动,线圈有N=100匝,电阻共0.5Ω,线圈的面积S=0.2m2,则电阻R=99.5Ω,求:
(1)感应电动势的最大值为多少?感应电流的最大值为多少?并标出图示位置时感应电流的方向。
(2)为使线圈能匀速转动,图示位置作用在线框上的外力矩为多大?
在平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示.不计粒子重力,
求(1)M、N两点间的电势差UMN;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.
(12分)如图所示,电源电动势为E=30V,内阻为r=1Ω,电灯上标有“6V,12W”字样,直流电动机线圈电阻R=2Ω。若闭合开关后,电灯恰能正常发光,
求:(1)流过电灯的电流是多大?
(2)电动机两端的电压是多大?
(3)电动机输出的机械功率是多少?
(8分)倾角为37°的光滑斜面上水平放置一条长0.2m的直导线PQ,两端以很软的导线通入5A的电流,如图所示.当有一个竖直向上的B=0.6 T的匀强磁场时,PQ恰好平衡,则导线PQ的重力为多少?(sin37°=0.6)