相距L=1.5 m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1 kg的金属棒ab和质量为m2=0.27 kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图(a)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75,两棒总电阻为1.8Ω,导轨电阻不计。t = 0时刻起,ab棒在方向竖直向上、大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下,由静止沿导轨向上匀加速运动,同时也由静止释放cd棒。g取10 m/s2
(1)求磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小;
(2)已知在2 s内外力F做功40 J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;
(3)求出cd棒达到最大速度所对应的时刻t1。
如图所示,MN、PQ为间距L=0.5 m的足够长平行导轨,NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=5 Ω 的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B0=1 T。将一根质量为m=0.05 kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计。现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度,cd距离NQ为s=2 m。试解答以下问题:(g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大?
(2)金属棒达到的稳定速度是多大?
(3)当金属棒滑行至cd处时回路中产生的焦耳热是多少?
某地区多发雾霾天气,PM2.5浓度过高,为防控粉尘污染,某同学设计了一种除尘方案,用于清除带电粉尘.模型简化如图所示,粉尘源从A点向水平虚线上方(竖直平面内)各个方向均匀喷出粉尘微粒,每颗粉尘微粒速度大小均为v=10 m/s,质量为m=5×10-10 kg,电荷量为q=+1×10-7 C,粉尘源正上方有一半径R=0.5 m的圆形边界匀强磁场,磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外且大小为B=0.1 T的,磁场右侧紧靠平行金属极板MN、PQ,两板间电压恒为U0,两板相距d=1 m,板长l=1 m。不计粉尘重力及粉尘之间的相互作用,假设MP为磁场与电场的分界线。(已知,,)求:
(1)微粒在磁场中的半径r并判断粒子出磁场的速度方向;
(2)若粉尘微粒100%被该装置吸收,平行金属极板MN、PQ间电压至少多少?
如图所示为一种可测量磁感应强度的实验装置:磁铁放在水平放置的电子测力计上,两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,其余区域磁场的影响可忽略不计,此时电子测力计的示数为G1。将一直铜条AB水平且垂直于磁场方向静置于磁场中,两端通过导线与一电阻连接成闭合回路,此时电子测力计的示数为G2。现使铜棒以竖直向下的恒定速率v在磁场中运动,这时电子测力计的示数为G3,测得铜条在匀强磁场中的长度为L,回路总阻值为R。铜条始终未与磁铁接触。
(1)下列判断正确的是( )
A.G1<G2<G3 B.G1=G2<G3
C.G1=G2>G3 D.G1<G2=G3
(2)由以上测得量可以写出磁感应强度B大小的表达式为____________。
目前汽车上都有车载电瓶作为备用电源,用久以后性能会下降,表现之一为电瓶的电动势变小,内阻变大。某兴趣小组将一块旧的车载电瓶充满电,准备利用下列器材测量电瓶的电动势和内电阻。
A.待测电瓶,电动势约为3 V,内阻约几欧姆
B.直流电压表V1、V2,量程均为3 V,内阻约为3 kΩ
C.定值电阻R0未知
D.滑动变阻器R,最大阻值Rm
E.导线和开关
(1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图。
(2)实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻R0,方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm,再闭合开关,电压表V1和V2的读数分别为U10,U20,则R0=_________(用U10、U20、Rm表示)
(3)实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1一U2图象如图丙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电瓶的电动势E=________,内阻r=__________(用k、a、R0表示)。
如图所示,匀强磁场的方向垂直于光滑的金属导轨平面向里,极板间距为d的平行板电容器与总阻值为2R0的滑动变阻器通过平行导轨连接,电阻为R0的导体棒MN可在外力的作用下沿导轨从左向右做匀速直线运动。当滑动变阻器的滑动触头位于a、b的中间位置且导体棒MN的速度为v0时,位于电容器中P点的带电油滴恰好处于静止状态。若不计摩擦和平行导轨及导线的电阻,各接触处接触良好,重力加速度为g,则下列判断正确的是( )
A.油滴带正电荷
B.若将上极板竖直向上移动距离d,油滴将向上加速运动,加速度a = g/2
C.若将导体棒的速度变为2v0,油滴将向上加速运动,加速度a = g
D.若保持导体棒的速度为v0不变,而将滑动触头置于a端,同时将电容器上极板向上移动距离d/3,油滴仍将静止