下图是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中,矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的OO’轴转动,线圈在转动中保持和外电路电阻R形成闭合电路。已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈电阻为r,线圈以恒定角速度ω逆时针转动。(只考虑单匝线圈,不计其他电阻)
求:(1)线圈转动过程中产生的最大感应电动势Em;
(2)若线圈经过图示位置时开始计时,写出交变电流的瞬时值表达式;
(3)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上通过的电荷量;
真空中两个平行金属板A,B上加有周期性的交变电压,如图所示。在t=0时,电势φA>φB,这时紧靠B板处有一个初速度为零的电子,在电场力的作用下开始运动,若已知交变电压的周期为T,在t=0时,电压为U0。电子的质量为m,电量为e,求:
(1)若电子正好在3T/8时刻到达A板,则电子到达时具有的动能是多大?
(2)当A,B间距离d为多大时,电子到达A板的速度为零??
(8分)如图甲所示,一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD和光滑圆轨道DCE组成,AD与DCE相切于D点,C为圆轨道的最低点,将一小物块置于轨道ADC上离地面高为H处由静止释放,用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力N,改变H的大小,可测出相应的N的大小,N随H的变化关系如图乙折线PQI所示(PQ与QI两直线相连接于Q点),QI反向延长交纵轴于F点(0,5.8N),重力加速度g取10m/s2,求:
(1)图线上的PQ段是对应物块在哪段轨道上由静止释放(无需说明理由)?并求出小物块的质量m;
(2)圆轨道的半径R、轨道DC所对应的圆心角θ;
(3)小物块与斜面AD间的动摩擦因数μ。
(8分)山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动,一滑雪坡由AB和BC组成,AB是倾角为37°的斜坡,BC是半径为R=5 m的圆弧面,圆弧面和斜面相切于B,与水平面相切于C,如图所示,AB竖直高度差h=8.8 m,运动员连同滑雪装备总质量为80 kg,从A点由静止滑下通过C点后飞落(不计空气阻力和轨道的摩擦阻力,g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)运动员到达C点的速度大小;
(2)运动员经过C点时轨道受到的压力大小.
(8分) “嫦娥一号”的成功发射,为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步。已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形,距月球表面高度为H,飞行周期为T,月球的半径为R,引力常量为G。求:
(1)“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小;
(2)月球的质量;
(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船,则其绕月运行的线速度应为多大。
(6分)质量为500吨的机车以恒定的功率由静止出发,经5min行驶2. 25km,速度达到最大值54km/h,设阻力恒定。问:(1)机车的功率P多大?(2)机车的速度为36 km/h时机车的加速度a多大?