有人设计了一种可测速的跑步机,测速原理如图所示,该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电 极,电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且接有电压表和电阻R。绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条,磁场中始终仅有一根金属条,且与电极接触良好,不计金属电阻。若橡胶带匀速运动时,电压表读数为U,求:
(1)橡胶带匀速运动的速率。
(2)电阻R消耗的电功率。
(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。
如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t =0时刻的波形图,波的传播速度v = 2m/s,试求:①x =" 4" m处质点的振动函数表达式 ② x =" 5" m处质点在0~4.5s内通过的路程s。
如图所示,直角坐标系xoy位于竖直平面内,在‑m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B = 4.0×10-4T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场,其左边界与x轴交于P点;在x>0的区域内有电场强度大小E = 4N/C、方向沿y轴正方向的有界匀强电场,其宽度d = 2m。一质量m = 6.4×10-27kg、电荷量q =-3.2×10‑19C的带电粒子从P点以速度v = 4×104m/s,沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场,经电场偏转最终通过x轴上的Q点(图中未标出),不计粒子重力。求:⑴带电粒子在磁场中运动的半径和时间;⑵当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标;⑶若只改变上述电场强度的大小,要求带电粒子仍能通过Q点,讨论此电场左边界的横坐标x′与电场强度的大小E′的函数关系。
如图所示,为供儿童娱乐的滑梯的示意图,其中AB为斜面滑槽,与水平方向的夹角为θ=37°;长L的BC水平滑槽,与半径R=0.2m的圆弧CD相切;ED为地面.已知儿童在滑槽上滑动时的动摩擦因数μ=0.5,在B点由斜面转到水平面的运动速率不变,A点离地面的竖直高度AE为H="2" m.(取g="10" m/s2,sin370=0.6, cos370=0.8)试求:(1)儿童在斜面滑槽上滑下时的加速度大小?(要求作出儿童在斜面上运动时的受力分析图)(2)儿童从A处由静止开始滑到B处时的速度大小?(结果可用根号表示)(3)为了使儿童在娱乐时不会从C处平抛滑出,水平滑槽BC的长度L至少为多少?
如图所示,两根足够长、电阻不计、间距为d的光滑平行金属导轨,其所在平面与水平面夹角为θ,导轨平面内的矩形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度大小b方向垂直于斜面向上,ab与cd之间相距为L0金属杆甲、乙的阻值相同,质量均为m,甲杆在磁场区域的上边界ab处,乙杆在甲杆上方与甲相距L处,甲、乙两杆都与导轨垂直。静止释放两杆的同时,在甲杆上施加一个垂直于杆平行于导轨的外力F,使甲杆在有磁场的矩形区域内向下做匀加速直线运动,加速度大小甲离开磁场时撤去F,乙杆进入磁场后恰好做匀速运动,然后离开磁场。(1 )求每根金属杆的电阻R是多大?(2 )从释放金属杆开始计时,求外力F随时间t的变化关系式?并说明F的方向。(3 )若整个过程中,乙金属杆共产生热量Q,求外力F对甲金属杆做的功W是多少?
如图所示,MN是竖直平面内的1/4圆弧轨道,绝缘光滑,半径R=lm。轨道区域存在E = 4N/C、方向水平向右的匀强电场。长L1=5 m的绝缘粗糖水平轨道NP与圆弧轨道相切于N点。质量、电荷量的金属小球a从M点由静止开始沿圆弧轨道下滑,进人NP轨道随线运动,与放在随右端的金属小球b发生正碰,b与a等大,不带电,,b与a碰后均分电荷量,然后都沿水平放置的A、C板间的中线进入两板之间。已知小球a恰能从C板的右端飞出,速度为,小球b打在A板的D孔,D孔距板基端,A,C板间电势差,A,C板间有匀强磁场,磁感应强度5=0.2T,板间距离d=2m,电场和磁编仅存在于两板之间。g=10m/s2求:(1)小球a运动到N点时,轨道对小球的支持力FN多大?(2 )碰后瞬间,小球a和b的速度分别是多大?(3 )粗糙绝缘水平面的动摩擦因数是多大?