(22分)如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场,其分界线是半径为R的半圆,两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B,现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿半径方向向左侧射出,最终打到Q点,不计微粒的重力。求:(1)微粒在磁场中运动的周期;(2)从P点到Q点,微粒的运动速度大小及运动时间;(3)若向里磁场是有界的,分布在以O点为圆心、半径为R和2R的两半圆之间的区域,上述微粒仍从P点沿半径方向向左侧射出,且微粒仍能到达Q点,求其速度的最大值。
小明是个很善于把物理知识应用于实际的同学,最近他家中新安装了天然气热水器,如图所示。小明仔细观察了包装箱、热水器铭牌,获得了以下信息:①包装箱及热水器的总质量为16kg;②“堆码层数极限”标志数为11,即该包装箱在仓储时从地面开始,平放时最大堆放层数是11层,超过则可能把最底层的包装箱压坏;③根据包装箱尺寸计算出平放时的底面积为0.4m2 ;④热效率为87%。表示该热水器工作时,天然气完全燃烧所消耗的化学能,有87%的转化为水的内能;⑤加热模式为“即热式”。即用热水器给水加热时,只要接通开关让自来水流过热水器,流出的水即可达到设定的水温。水暖想估测该热水器的实际热效率,以核对铭牌上的数值是否准确。他接通热水器工作开关,当流出40kg热水时,让热水器停止工作。已知当时自来水的温度是15℃,热水器输出的热水温度为40℃,观察天然气表得知共用了0.15m3的天然气,天然气的热值为3.2×107J/m3,水的比热容4.2×103J/(kg·℃),g取10N/kg。请帮小明解答下列问题:(1)若在仓储时堆码层达到了极限11层,则最下层的包装箱承受的压强是多大?(2)小明在估测过程中,①流过热水器的水吸收的热量是多少?②天然气完全燃烧释放的热量是多少?(3)该热水器的实际效率是多少?
如图甲是用来焊接自来水管的塑料热熔器,通电后,加热头发热,使需对接的塑料水管的两头熔化,将它们对接,紧压在一起,冷却后就可以焊接成一根水管了,其电路部分如图乙所示,S1是手控开关,S2为温控开关,ND为指示灯,R1是限流电阻,R2和R3为电热丝,表是它的术参数.
请解答下列问题:(1)若指示灯ND用“3V 10mA”的发光二极管,则限流电阻R1的阻值多大才能使指示灯正常发光?(2)电热丝R2的阻值多大?(3)当环境温度是20℃时,熔化1kg的PVC塑料需要吸收106J热量,此时塑料热熔器的效率为90%.某次熔接需要熔化90g的PVC,在塑料热熔器正常工作情况下需要加热多长时间?
如图所示,用滑轮组匀速提起1200N的重物,拉力做功的功率为1500W,绳子的自由端向下拉的速度为3m/s,地面对人的支持力为N1,不计绳重和摩擦。(1)滑轮组中有几股绳子承担重物?作用在绳自由端的拉力是多少?(2)滑轮组的机械效率是多少?(3)若用此滑轮组匀速提起2400N的重物时,地面对人的支持力为N2,作用在绳自由端的拉力是多少?若N1:N2=5:1时,人的重力是多少?
有两只灯泡,A灯“6V 6W”、B灯 “6V 3W”,A和B中电流随两端电压变化关系的图像如图甲所示.(1)将A、B并联接在6V电源两端,求1min内电路消耗的电能;(2)将A、B串联接在某电源两端,使B灯恰好正常发光,求此时A灯电阻;(3)将A与一个滑动变阻器(50Ω 2A)串联接在6V电源两端,如图乙所示.调节滑动变阻器,当滑动变阻器的功率和A灯功率相等时,求滑动变阻器的功率.
电动蛙式打夯机(图甲)是利用冲击和冲击振动来夯实、平整场地的机械,由电动机、皮带轮、偏心块、夯架、夯锤等组成(图乙)。启动电动机,在旋转着的偏心块离心力作用下,夯架绕后轴上下摆动,当夯架向下摆动时夯锤就夯击土层,向上摆动时使打夯机前移,故每夯击一次,机身即向前移动一次。右表是某型号电动蛙式打夯机的部分参数(设夯锤夯击土层的能量全部用于夯实土层)。(1)若打夯机以10m/min 的平均速度沿直线前进,则10min 前进了多少米?(2)为了估算某次夯锤夯击土层时的冲击力,小明将重为4N、底面积为1cm2的圆柱体竖直平放在被夯击土层上,土层被压下的深度与夯锤夯击的深度相同,则此次夯击时的平均冲击力为多少牛?(3)施工时,若打夯机前移消耗的能量为200J/次,则打夯机的机械效率是多少?