为了研究过山车的原理,某物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为,长为
的倾斜轨道AB,通过微小圆弧与长为
的水平轨道BC相连,然后在C处设计一个竖直完整的光滑圆轨道,出口为水平轨道D,如图所示。现将一个小球从距A点高为h="0.9" m的水平台面上以一定的初速度
水平弹出,到A点时速度方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下。已知小球与AB和BC间的动摩擦因数均为
。
取10m/s2,求:
(1)小球初速度的大小;
(2)小球滑过C点时的速率;
(3)要使小球不离开轨道,则竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件。
如图所示,一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动,线圈匝数N=100,线圈电阻r=3Ω,ab=cd=0.5m,bc=ad=0.4m,磁感应强度B=0.5T,电阻R=311Ω,当线圈以n=300r/min的转速匀速转动时,求:
(1)感应电动势的最大值;
(2)t=0时刻,线圈在图示位置,写出此交变电流电动势的瞬时值表达式;
(3)此电压表的示数是多少?
如图所示,带有微小开口(开口长度可忽略)的单匝线圈处于垂直纸面向里的匀强磁场中,线圈的直径为m,电阻
,开口处AB通过导线与电阻R=8Ω相连,已知磁场随时间的变化图像如乙图所示,求:
(1)线圈AB两端的电压大小为多少?
(2)在前2秒内电阻上的发热量为多少?
如图所示,AB、CD是水平放置的光滑导轨,轨距为L=0.5m,两轨间接有电阻R=4Ω,另有一金属棒ef恰好横跨在导轨上,并与导轨保持良好接触。已知ef棒的电阻为1Ω,其它电阻不计。若整个装置处在B=0.5T、方向垂直向里的匀强磁场中,现将ef棒以V=10m/s的速度水平向右作匀速运动。
求:(1)ef棒产生的感应电动势大小Eef。
(2)维持ef棒作匀速运动所需水平外力的大小和方向。
如图所示,电子显像管由电子枪、加速电场、偏转磁场及荧光屏组成。在加速电场右侧有相距为d、长为l的两平板,两平板构成的矩形区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的右边界与荧光屏之间的距离也为d。荧光屏中点O与加速电极上两小孔S1、S2位于两板的中线上。从电子枪发射质量为m、电荷量为 –e的电子,经电压为U0的加速电场后从小孔S2射出,经磁场偏转后,最后打到荧光屏上。若,不计电子在进入加速电场前的速度。
(1) 求电子进入磁场时的速度大小;
(2) 调整匀强磁场的强弱重复实验,电子可打在荧光屏上的不同位置。求电子到达荧光屏的位置与O点距离的最大值和此时磁感应强度B的大小;
(3) 若撤去磁场,在原磁场区域加上间距仍为d的上、下极板构成的偏转电极,加速电极右侧与偏转电极紧靠。为了使电子经电场偏转后到达荧光屏上的位置与经磁场偏转的最大值相同。在保持O与S2距离不变,允许改变板长的前提下,求所加偏转电压的最小值。
如图甲所示,一足够长阻值不计的光滑平行金属导轨MN、PQ之间的距离L=1.0m,NQ两端连接阻值R=3.0Ω的电阻,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上,导轨平面与水平面间的夹角θ=300。一质量m=0.20kg,阻值r=0.50Ω的金属棒垂直于导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量M=0.60kg的重物相连。细线与金属导轨平行。金属棒沿导轨向上滑行的速度v与时间t之间的关系如图乙所示,已知金属棒在0~0.3s内通过的电量是0.3~0.6s内通过电量的1/3,g=10m/s2,求:
(1)0~0.3s内棒通过的位移;
(2)金属棒在0~0.6s内产生的热量。