如图(a),O、N、P为直角三角形的三个顶点,∠NOP=37°,OP中点处固定一电量为q1=2.0×10-8C的正点电荷,M点固定一轻质弹簧。MN是一光滑绝缘杆,其中ON长为a(a=1m),杆上穿有一带正电的小球(可视为点电荷),将弹簧压缩到O点由静止释放,小球离开弹簧后到达N点的速度为零。沿ON方向建立坐标轴(取O点处x=0),图(b)中Ⅰ和Ⅱ图线分别为小球的重力势能和电势能随位置坐标x变化的图像,其中E0=1.24×10-3J,E1=1.92×10-3J,E2=6.2×10-4J,k=9.0×109N·m2/C2, 取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2。
(1)求电势能为E1时小球的位置坐标x1和小球的质量m;
(2)已知在x1处时小球与杆间的弹力恰好为零,求小球的电量q2;
(3)求小球释放瞬间弹簧的弹性势能Ep。
如右图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m,质量为6×10-2 kg的通电直导线,电流强度I=1 A,方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T,方向竖直向上的磁场中,设t=0时,B=0,则需要多长时间,斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2)
如下图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,恒定电压U=12 V,电解槽内阻rA=2 Ω,当K1闭合,K2、K3断开时,A示数6 A;当K2闭合,K1、K3断开时,A示数5 A,且电动机输出功率为35 W;当K3闭合,K1、K2断开时,A示数为4 A.求:
(1)电炉子的电阻及发热功率各多大?
(2)电动机的内阻是多少?
(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少?
发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热 而损失的功率为输送功率的4%,试求:
(1)在输电线路中设置的升、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别为多少.
(2)用户得到的电功率是多少?
如图所示,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计.在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L=0.2m,每米长电阻r=2.0Ω/m的金属棒ab,金属棒与导轨正交,交点为c、d.当金属棒以速度v=4.0m/s向左做匀速运动时,试求:
(1)电阻R中的电流强度大小和方向;
(2)使金属棒做匀速运动的外力;
(3)金属棒ab两端点间的电势差.
如图所示,abcd为交流发电机的矩形线圈,其面积为S,匝数为n,线圈电阻为r,外电阻为R。线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO’匀速转动,角速度为。若图中的电压表、电流表均为理想交流电表,求:
(1)此交流发电机产生感应电动势的最大值;
(2)若从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数表达式;
(3)交流电压表和交流电流表的示数;