(原创)如图1所示,空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小B=0.5 T的匀强磁场,有两条平行的长直导轨MN、PQ处于同一水平面内,间距L=0.2 m,左端连接阻值R=0.4 Ω的电阻。质量m=0.1 kg的导体棒ab垂直跨接在导轨上,与导轨间的动摩擦因数μ=0.2。从t=0时刻开始,通过一小型电动机对棒施加一个水平向右的牵引力,使棒从静止开始沿导轨方向做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。除R以外其余部分的电阻均不计,取重力加速度大小g=10 m/s2。
Ⅰ.若电动机保持恒定功率输出,棒的v-t 如图2所示(其中OA是曲线,AB是水平直线),已知0~10 s内电阻R上产生的热量Q=30J,则求:
(1)导体棒达到最大速度vm时牵引力大小;
(2)导体棒从静止开始达到最大速度vm时的位移大小。
Ⅱ.若电动机保持恒牵引力F=0.3N ,且将电阻换为C=10F的电容器(耐压值足够大),如图3所示,则求:
(3)t=10s时牵引力的功率。
如图所示,左右两个容器的侧壁都是绝热的、底部都是导热的、横截面积均为S。左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由容积可忽略的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气。大气的压强为P0,外部气温为T0=273K保持不变,两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0.1P0。系统平衡时,各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸人恒温热水槽中,再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求:
(1)第二次平衡时氮气的体积;
(ii)水的温度。
在竖直平面内建立一平面直角坐标系xoy,x轴沿水平方向,如图甲所示.第二象限内有一水平向右的匀强电场,场强为E1.坐标系的第一、四象限内有一正交的匀强电场和匀强交变磁场,电场方向竖直向上,场强E2=E1,匀强磁场方向垂直纸面.处在第三象限的发射装置(图中未画出)竖直向上射出一个比荷=102C/kg的带正电的粒子(可视为质点),该粒子以v0=4m/s的速度从-x上的A点进入第二象限,并以v1=8m/s速度从+y上的C点沿水平方向进入第一象限.取粒子刚进入第一象限的时刻为0时刻,磁感应强度按图乙所示规律变化(以垂直纸面向外的磁场方向为正方向),g=10 m/s2.试求:
(1)带电粒子运动到C点的纵坐标值h及电场强度E1;
(2)+x轴上有一点D,OD=OC,若带电粒子在通过C点后的运动过程中不再越过y轴,要使其恰能沿x轴正方向通过D点,求磁感应强度B0及其磁场的变化周期T0;
(3)要使带电粒子通过C点后的运动过程中不再越过y轴,求交变磁场磁感应强度B0和变化周期T0的乘积应满足的关系.
在一次救援中,一辆汽车停在一倾角为的小山坡坡底,突然司机发现在距坡底的山坡处一巨石以的初速度加速滚下,巨石和山坡间的动摩擦因数为,巨石到达坡底后速率不变,在水平面的运动可以近似看成加速度大小为的匀减速直线运动;司机发现险情后经过汽车才启动起来,并以的加速度一直做匀加速直线运动(如图所示),求:
(1)巨石到达坡底时间和速率分别是多少?
(2)汽车司机能否安全脱险?
如图所示,在轴上方存在垂直xoy平面向外的匀强磁场,坐标原点O处有一粒子源,可向x轴和x轴上方的各个方向不断地发射速度大小均为v,质量为m、带电量为q的同种带电粒子。在x轴上距离原点处垂直于x轴放置一个长度为、厚度不计、能接收带电粒子的薄金属板P(粒子一旦打在金属板P上,其速度立即变为0)。现观察到沿x轴负方向射出的粒子恰好打的薄金属板的上端,且速度方向与y轴平行,不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用力。
(1)求磁感应强度B的大小;
(2)求被薄金属板接收的粒子中运动的最长与最短时间的差值;
(3)若在y轴上另放置一能接收带电粒子的挡板,使薄金属板P右侧不能接收到带电粒子,试确定挡板的最小长度和放置的位置坐标。
如图所示,三个可视为质点的金属小球A、B、C,质量分别为m、2m和3m,B球带负电,电荷量为﹣q,A、C不带电,不可伸长的绝缘细线将三球连接,最上边的细线连接在斜面顶端的O点,三球均处于场强大小为E的竖直向上的匀强电场中,三段细线均伸直,三个金属球均静止于倾角为30°的绝缘光滑斜面上,则下列说法正确的是
A.A、B球间的细线的张力为
B.A、B球间的细线的张力可能为0
C.将线OA剪断的瞬间,B、C间的细线张力
D.将线OA剪断的瞬间,A、B球间的细线张力