(13分) 质量为m=2kg的木块,放在水平面上,它们之间的动摩擦因数μ=0.5,现对木块施F=20N的水平拉力,如图15所示。木块运动t=4s后撤去力F,直到木块停止(g=10m/s2)。求:(1)有拉力作用时木块的加速度为多大?(2)撤去拉力F时木块的速度为多大?(3)撤去拉力F到停止运动过程中木块的加速度为多大?(4)木块在水平面上运动的总位移为多少?
如图,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。 (1)如图1,若轨道左端接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值未知的电阻。闭合开关S,导体棒从静止开始运动,经过一段时间后,导体棒达到稳定最大速度vm,求此时电源的输出功率。 (2)如图2,若轨道左端接一电容器,电容器的电容为C,导体棒在水平恒定拉力的作用下从静止(t=0)开始向右运动。电容器两极板电势差随时间变化的图象如图3所示,已知t1时刻电容器两极板间的电势差为U1。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。
如图所示的坐标系,在y轴左侧有垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场。在x=L处,有一个与x轴垂直放置的屏,y轴与屏之间有与y轴平行的匀强电场。在坐标原点O处同时释放两个均带正电荷的粒子A和B,粒子A的速度方向沿着x轴负方向,粒子B的速度方向沿着x轴正方向。已知粒子A的质量为m,带电量为q,粒子B的质量是n1m,带电量为n2q(n1、n2均为正整数),释放瞬间两个粒子的速率满足关系式。若已测得粒子A在磁场中运动的半径为r,粒子B击中屏的位置到x轴的距离也等于r。粒子A和粒子B的重力均不计。(1)若r、m、q、B已知,求vA。(2)求粒子A和粒子B打在屏上的位置之间的距离(结果用r、n1、n2表示)。
如图所示,K与虚线MN之间是加速电场,虚线MN与PQ之间是匀强电场,虚线PQ与荧光屏之间是匀强磁场,且MN、PQ与荧光屏三者互相平行,电场和磁场的方向如图所示,图中A点与O点的连线垂直于荧光屏。一带正电的粒子从A点离开加速电场,速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场,在离开偏转电场后进入匀强磁场,最后恰好垂直地打在荧光屏上。已知电场和磁场区域在竖直方向足够长,加速电场电压与偏转电场的场强关系为U=Ed,式中的d是偏转电场的宽度,磁场的磁感应强度B与偏转电场的电场强度E和带电粒子离开加速电场的速度v0关系符合表达式v0=。若题中只有偏转电场的宽度d为已知量。(1)画出带电粒子轨迹示意图。(2)磁场的宽度L为多少?(3)带电粒子在电场和磁场中垂直于v0方向的偏转距离分别是多少?
一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V,经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1kΩ。到目的地经变压器T2降压,使额定电压为220V的用电器正常工作。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,T1和T2为理想变压器,发电机处于满负荷工作状态,试求:(1)输电线上的功率损失和电压损失;(2)T1和T2原、副线圈匝数比。
如图甲,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 37°角固定,M、P之间接电阻箱R,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B = 0.5T。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆ab,测得最大速度为vm。改变电阻箱的阻值R,得到vm与R的关系如图乙所示。已知轨距为L = 2m,重力加速度g取l0m/s2,轨道足够长且电阻不计。求:(1)杆ab下滑过程中感应电流的方向及R=0时最大感应电动势E的大小;(2)金属杆的质量m和阻值r;(3)当R = 4Ω时,求回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功W。