(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(甲),MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定,M、P之间接电阻箱R,电阻箱的阻值范围为0~4Ω,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a b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a b,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=l0m/s2,轨道足够长且电阻不计。(1)当R = 0时,求杆a b匀速下滑过程中产生感生电动势E的大小及杆中的电流方向;(2)求金属杆的质量m和阻值r;(3)求金属杆匀速下滑时电阻箱消耗电功率的最大值Pm。
如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中,A2A4与A1A3的夹角为60°.一质量为m、带电荷量为+q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30°角的方向射入磁场,随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区,最后再从A4点处射出磁场.已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t,求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力).
如图所示,PQ和EF为水平放置的平行金属导轨,间距为l=1.0 m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=20 g,棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连,物体c的质量M=30 g.在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0. 2 T的匀强磁场,磁场方向竖直向上,重力加速度g取10 m/s2.若导轨是粗糙的,且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍,若要保持物体c静止不动,应该在棒中通入多大的电流?电流的方向如何?
如图所示,在圆形区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab是圆的一条直径.一带电粒子从a点射入磁场,速度大小为2v,方向与ab成30°时恰好从b点飞出磁场,粒子在磁场中运动的时间为t;若仅将速度大小改为v,则粒子在磁场中运动的时间为(不计带电粒子所受重力)
如图所示,左侧装置内存在着匀强磁场和方向竖直向下的匀强电场,装置上下两极板间电势差为U,间距为L,右侧为“梯形”匀强磁场区域ACDH,其中,AH//CD, 。一束电荷量大小为q、质量不等的带电粒子(不计重力、可视为质点),从狭缝S1射入左侧装置中恰能沿水平直线运动并从狭缝S2射出,接着粒子垂直于AH、由AH的中点M射入“梯形”区域,最后全部从边界AC射出。若两个区域的磁场方向均水平(垂直于纸面向里)、磁感应强度大小均为B,“梯形”宽度,忽略电场、磁场的边缘效应及粒子间的相互作用。(1)判定这束粒子所带电荷的种类,并求出粒子速度的大小;(2)求出这束粒子可能的质量最小值和最大值;(3)求出(2)问中偏转角度最大的粒子在“梯形”区域中运动的时间。