如图,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。
(1)如图1,若轨道左端MP间接一阻值为R的电阻,导体棒在拉力F的作用下以速度v沿轨道做匀速运动。请通过公式推导证明:在任意一段时间Δt内,拉力F所做的功与电路获取的电能相等。
(2)如图2,若轨道左端接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值未知的电阻。闭合开关S,导体棒从静止开始运动,经过一段时间后,导体棒达到最大速度vm,求此时电源的输出功率。
(3)如图3,若轨道左端接一电容器,电容器的电容为C,导体棒在水平拉力的作用下从静止开始向右运动。电容器两极板电势差随时间变化的图象如图4所示,已知t1时刻电容器两极板间的电势差为U1。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。
如图所示,两带有等量异电荷的平行金属板M、N竖直放置,M、N两板间的距离d=0.5m。现将一质量为m=1×10-2kg、电荷量的带电小球从两极左斜上方A点以
=4m/s的初速度水平抛出,A点距离两板上端的高度h=0.2m,之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间,沿直线运动碰到N板上的B点,不计空气阻力,取g=10m/s2,设匀强电场只存在于M、N之间。求:
两极板间的电势差;
小球由A到B所用总时间;
小球到达B点时的动能。
如图所示的电路中,R1=3Ω,R2=9Ω,R3=6Ω,电源电压U=24V保持不变。当开关S1、S2均开启和均闭合时,灯泡L都同样正常发光。画出两种情况的等效电路图,并标出流经灯泡的电流方向;
求灯泡正常发光时的电阻RL和电压UL。
一电动小车沿如图所示的路径运动,小车从A点由静止出发,沿粗糙的水平直轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆形轨道,运动一周后又从B点离开圆轨道进入水平光滑轨道BC段,在C与平面D间是一蓄水池.已知小车质量m=0.lkg、L=l0m、R=0.32m、h=l.25m、s=l.50m,在AB段所受阻力为0.3N.小车只在AB路段可以施加牵引力,牵引力的功率为P=l.5W,其他路段电动机关闭.问:要使小车能够顺利通过圆形轨道的最高点且能落在右侧平台D上,小车电动机至少工作多长时间?(g取l0m/s2)
如右图所示,细绳长l,吊一个质量为m的铁球,绳受到大小为2mg的拉力就会断裂,绳的上端系一质量不计的环,环套在光滑水平杆上.起初环带着球一起以速度向右运动,在A处环被挡住而停下的瞬间,绳子所受拉力为多少?在以后的运动过程中,球是先碰墙还是先碰地?第一次的碰撞点离B点的距离是多少?(已知A处离墙的水平距离为l,球离地的高度h=2l)
如图所示,抗震救灾运输机在某场地卸放物资时,通过倾角θ=30°的固定的光滑斜轨道面进行.有一件质量为m=2.0kg的小包装盒,由静止开始从斜轨道的顶端A滑至底端B,然后又在水平地面上滑行一段距离停下,若A点距离水平地面的高度h=5.0m,重力加速度g取10m/s2,求:包装盒由A滑到B经历的时间:
若地面的动摩擦因数为0.5,包装盒在水平地面上还能滑行多远?(不计斜面与地面接触处的能量损耗)