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。
如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5 m,电阻不计,左端通过导线与阻值R =2 W的电阻连接,右端通过导线与阻值RL =4 W的小灯泡L连接.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长l ="2" m,有一阻值r ="2" W的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处(恰好不在磁场中).CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示.在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动.已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求:(1)通过小灯泡的电流.(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小.
引体向上运动是同学们经常做的一项健身运动。如图所示,质量为m的某同学两手正握单杠,开始时,手臂完全伸直,身体呈自然悬垂状态,此时他的下鄂距单杠面的高度为H,然后他用恒力F向上拉,下颚必须超过单杠面方可视为合格,已知H=0.6m,m=60kg,重力加速度g=10m/s2。不计空气阻力,不考虑因手弯曲而引起人的重心位置变化。(1)第一次上拉时,该同学持续用力(可视为恒力),经过t=1s时间,下鄂到达单杠面,求该恒力F的大小及此时他的速度大小。(2) 第二次上拉时,用恒力F/=720N拉至某位置时,他不再用力,而是依靠惯性继续向上运动,为保证此次引体向上合格,恒力F的作用时间至少为多少?
如图所示,两根竖直放置的平行光滑金属导轨,上端接阻值R=3 Ω的定值电阻.水平虚线间有与导轨平面垂直的匀强磁场B,磁场区域的高度为d=0.3 m.导体棒a的质量ma=0.2 kg,电阻Ra=3 Ω;导体棒b的质量mb=0.1 kg,电阻Rb=6 Ω.它们分别从图中P、Q处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,且都能匀速穿过磁场区域,当b刚穿出磁场时a正好进入磁场.设重力加速度为g=10 m/s2,不计a、b之间的作用,整个过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好,导轨电阻忽略不计.求:(1)在整个过程中,a、b两棒克服安培力做的功分别是多少;(2)a、b棒进入磁场的速度;(3)分别求出P点和Q点距A1的高度.
如下图所示,直角坐标系xOy中第一象限内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场.在t=0时刻,同时从x轴各处以沿y轴正向的相同速度将质量均为m,电荷量均为q的带正电粒子射入磁场,已知在t=t0时刻从y轴射出磁场的粒子的速度方向垂直于y轴.不计粒子重力和空气阻力及粒子间相互作用.(1)求磁场的磁感应强度B的大小;(2)若从x轴两个不同位置射入磁场的粒子,先后从y轴上的同一点P(P点图中未标出)射出磁场,求这两个粒子在磁场中运动的时间t1与t2之间应满足的关系.
如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,R1=3 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF.(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流;(2)然后将开关S断开,求电容器两端的电压变化量和断开开关后流过R1的总电量;(3)如果把R2换成一个可变电阻,其阻值可以在0~10 Ω范围变化,求开关闭合并且电路稳定时,R2消耗的最大电功率.