如图所示,在光滑绝缘的水平面上有一个用一根均匀导体围成的正方形线框abcd,其边长为L,总电阻为R,放在磁感应强度为B.方向竖直向下的匀强磁场的左边,图中虚线MN为磁场的左边界。线框在恒力作用下向右运动,其中ab边保持与MN平行。当线框以速度v0进入磁场区域时,它恰好做匀速运动,求:(1)线框刚进入磁场时ab边产生的感应电动势的大小为E ;(2)在线框进入磁场的过程中a、b两点的电势差;(3)在线框进入磁场的过程中恒力所做的功。
如图17所示,一长为L的薄壁玻璃管放置在水平面上,在玻璃管的a端放置一个直径比玻璃管直径略小的小球,小球带电荷量为-q、质量为m。玻璃管右边的空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场。磁场的左边界与玻璃管平行,右边界足够远。玻璃管带着小球以水平速度v0垂直于左边界向右运动,由于水平外力的作用,玻璃管进入磁场后速度保持不变,经一段时间后小球从玻璃管b端滑出并能在水平面内自由运动,最后从左边界飞离磁场。设运动过程中小球的电荷量保持不变,不计一切阻力。求:
图17
⑴小球从玻璃管b端滑出时速度的大小;
如图16所示,在地面附近有一个范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强磁场。匀强磁场的磁感应强度为B,方向水平并垂直纸面向外,一质量为m、带电量为的带电微粒在此区域恰好做速度大小为的匀速圆周运动。(重力加速度为) (1)求此区域内电场强度的大小和方向; (2)若某时刻微粒运动到场中距地面高度为H的P点,速度与水平方向成的角,如图所示。则该微粒至少需要经过多长时间运动到距地面最高点?最高点距地面多高? (3)在(2)问中微粒运动到P点时,突然撤去磁场,同时电场强度大小不变,方向变为水平向右,则该微粒运动过程中距地面的最大高度是多少?
有一台单相交流发电机(不计内阻)内部如图15所示,匀强磁场磁感强度B=0.25T,匝数为n=100匝的矩形线圈,绕转轴OO′垂直于匀强磁场匀速转动,每匝线圈长为L=25cm,宽为d=20cm,线圈每分钟转动1500转。用这台发电机供给一个学校照明用电,降压变压器匝数比为4∶1,输电线的总电阻R=4Ω,全校共22个班,每班有“220V,40W”灯6盏. 若要保证全部电灯正常发光。求: (1)从线圈平面经过图示位置时开始记时,写出交流感应电动势e的瞬时值表达式; (2)升压变压器的匝数比为多少;
如图14所示,两条足够长的互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为L=0.5m.在导轨的一端接有阻值为0.8Ω的电阻R,在x≥0处有一与水平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=1T.一质量m=0.2kg的金属杆垂直放置在导轨上,金属直杆的电阻是r=0.2Ω,其他电阻忽略不计,金属直杆以一定的初速度v0=4m/s进入磁场,同时受到沿x轴正方向的恒力F=3.5N的作用,在x=6m处速度达到稳定.求: (1)金属直杆达到的稳定速度v1是多大? (2)从金属直杆进入磁场到金属直杆达到稳定速度的过程中,电阻R上产生的热量是多大?通过R的电量是多大?
如图13中实线是一简谐波在t=0时的波形图,虚线是该波在t=0.5s时的波形图。已知该简谐波的周期T>0.5s,试求: (1)该波的传播速度; (2)若波沿x轴负方向传播,求它的频率.