如图所示,上端开口的光滑圆形气缸竖直放置,截面积为40cm2活塞将一定质量的气体封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm处设有卡环ab,使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在ab上,缸内气体的压强等于大气压强P0=1.0×105Pa,温度为300k.现缓慢加热气缸内气体,当温度缓慢升高为330k,活塞恰好离开ab;当温度缓慢升高到363k时,(g取10m/s2)求:①活塞的质量②整个过程中气体对外界做的功。
如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L=0.2m,长为2d,d=0.5m,上半段d导轨光滑,下半段d导轨的动摩擦因素为μ=,导轨平面与水平面的夹角为θ=30°。匀强磁场的磁感应强度大小为B=5T,方向与导轨平面垂直。质量为m=0.2kg的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在粗糙的下半段一直做匀速运动,导体棒始终与导轨垂直,接在两导轨间的电阻为R=3Ω,导体棒的电阻为r=1Ω,其他部分的电阻均不计,重力加速度取g=10m/s2,求: (1)导体棒到达轨道底端时的速度大小; (2)导体棒进入粗糙轨道前,通过电阻R上的电量q; (3)整个运动过程中,电阻R产生的焦耳热Q。
如图所示,在倾角为θ=30°的斜面上,固定一宽L=0.25 m的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器R。电源电动势E=12 V,内阻r=1 Ω,一质量m=20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B=0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)。金属导轨是光滑的,取g=10 m/s2,要保持金属棒在导轨上静止,求: (1)金属棒所受到的安培力的大小; (2)通过金属棒的电流的大小; (3)滑动变阻器R接入电路中的阻值。
如图所示,在x轴上方有磁感应强度为B的匀强磁场,一个质量为m,电荷量为的粒子,以速度v从O点射入磁场,已知,粒子重力不计,求: (1)粒子的运动半径,并在图中定性地画出粒子在磁场中运动的轨迹; (2)粒子在磁场中运动的时间; (3)粒子经过x轴和y轴时的坐标。
如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强方向沿y轴正方向,场强大小为E。在y<0的空间中存在匀强磁场,磁场方向垂直xOy平面(纸面)向外,磁感应强度大小为B。一电量为q、质量为m、重力不计的带负电的粒子,在y轴上y=L处的P点由静止释放,然后从O点进入匀强磁场。已知粒子在y<0的空间运动时一直处于磁场区域内,求: (1)粒子到达O点时速度大小v; (2)粒子经过O点后第一次到达x轴上Q点(图中未画出)的横坐标x0; (3)粒子从P点出发第一次到达x轴上Q点所用的时间t。
如图所示,U形导轨固定在水平面上,右端放有质量为m的金属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为μ,金属棒与导轨围成正方形,边长为L,金属棒接入电路的电阻为R,导轨的电阻不计。从t=0时刻起,加一竖直向上的匀强磁场,其磁感应强度随时间的变化规律为B=kt(k>0),设金属棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 (1)求金属棒滑动前,通过金属棒的电流的大小和方向; (2)t为多大时,金属棒开始移动? (3)从t=0时刻起到金属棒开始运动的过程中,金属棒中产生的焦耳热多大?