如图所示,水平的平行虚线间距为d=50cm,其间有B=1.0T的匀强磁场.一个正方形线圈边长为l=10cm,线圈质量m=100g,电阻为R=0.02Ω.开始时,线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm.将线圈由静止释放,其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等.取g=10m/s2,求:
(1)线圈进入磁场过程中产生的电热Q;
(2)线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v;
(3)线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a.
如图所示,竖直平面直角坐标系中,一半径为R的绝缘光滑管道位于其中,管道圆心坐标为(0,R),其下端点与x轴相切于坐标原点,其上端点与y轴交于C点,坐标为(0,2R),F为管道的中点。在第二象限内,存在水平向右、范围足够大的匀强电场,场强大小为。在第一象限x≥R,y≥0范围内,有水平向左、范围足够大的匀强电场。x轴上0≤x范围内是水平光滑轨道,左端与管道下端相切。有一质量为m,带电量为+q的小球,在第一象限电场中的A点由静止释放,小球刚好沿AD方向做直线运动,从x轴上D点离开电场,(不计D处能量损失),从管道下端点B进入管道(小球直径略小于管道内径,不计小球的电量损失)。已知A点坐标(2R,R),OD=R,AD与x轴夹角为450,试求:
(1)第一象限内电场的电场强度E2的大小?
(2)试判断小球能否到达管道上端点C?(通过计算说明)
(3)求小球到达管道中点F时,对管道的压力有多大?方向如何?
如图所示,圆心为原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,即圆内区域Ⅰ和圆外区域Ⅱ。区域Ⅰ内有方向垂直于xOy平面的匀强磁场B1。平行于x轴的荧光屏垂直于xOy平面,放置在坐标y=-2.2R的位置。一束质量为m、电荷量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(-R,0)的A点沿x正方向射入区域Ⅰ,当区域Ⅱ内无磁场时,粒子全部打在荧光屏上坐标为(0,-2.2R)的M点,且此时,若将荧光屏沿y轴负方向平移,粒子打在荧光屏上的位置不变。若在区域Ⅱ内加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场B2,上述粒子仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ,则粒子全部打在荧光屏上坐标为(0.4R,-2.2R)的 N点。求:
(1)打在M点和N点的粒子运动速度v1、v2的大小。
(2)在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向。
(3)若将区域Ⅱ中的磁场撤去,换成平行于x轴的匀强电场,仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ的粒子恰好也打在荧光屏上的N点,则电场的场强为多大?
如图甲所示,在竖直平面内有一个直角三角形斜面体,倾角θ为300,斜边长为x0,以斜面顶部O点为坐标轴原点,沿斜面向下建立一个一维坐标x轴。斜面顶部安装一个小的定滑轮,通过定滑轮连接两个物体A、B(均可视为质点),其质量分别为m1、m2,所有摩擦均不计 ,开始时A处于斜面顶部,并取斜面底面所处的水平面为零重力势能面,B物体距离零势能面的距离为x0/2;现加在A物体上施加一个平行斜面斜向下的恒力F,使A由静止向下运动。当A向下运动位移x0时,B物体的机械能随x轴坐标的变化规律如图乙,则结合图象可求:
(1)B质点最初的机械能E1
(2)上升x0时B物体的速度大小;
(3)恒力F的大小。
如图甲所示,足够长的光滑U形导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,其宽度L =1m,所在平面与水平面的夹角为θ=53o,上端连接一个阻值为R=0.40 Ω的电阻.今有一质量为m=0.05kg、有效电阻为r=0.30 Ω的金属杆ab沿框架由静止下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,其沿着导轨的下滑距离x与时间t的关系如图乙所示,图象中的OA段为曲线,AB段为直线,导轨电阻不计,g=10 m/s2
(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响),试求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)金属杆ab在开始运动的1.5 s内,,通过电阻R的电荷量;
(3)金属棒ab在开始运动的1.5 s内,电阻R上产生的热量。
如图所示是某次四驱车比赛的轨道某一段。小明控制的四驱车(可视为质点),质量m=1.0kg,额定功率为P=7W。小明的四驱车到达水平平台上A点时速度很小(可视为0),此时启动四驱车的发动机并直接使发动机的功率达到额定功率,一段时间后关闭发动机。当四驱车由平台边缘点飞出后,恰能沿竖直光滑圆弧轨道CDE上C点的切线方向飞入圆形轨道。已知AB间的距离L=6m,BF间高度差h=0.8m,圆轨道的半径R=1m,∠COD=53°,四驱车在AB段运动时的阻力恒为1N。重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:
(1)求四驱车到达C点时的速度大小;
(2)发动机在水平平台上工作的时间;
(3)四驱车第一次经过D点时对轨道的压力大小。