(10分)2011年7月23日上海铁路局管辖内的甬温线动车组因列车追尾而发生大量人员伤亡的惨烈事故。现有A、B两列火车在同一轨道上同向行驶,A车在前,其速度vA=10m/s,B车速度vB=30m/s。因大雾能见度低,B车在距A车600m时才发现A车,此时B车立即刹车,但B车要减速1800m才能够停止。(1)求B车刹车后减速运动的加速度多大?(2)若B车刹车8s后,A车以加速度a1=0.5m/s2加速前进,问能否避免事故?若能够避免则两车最近时相距多远?
如图所示,质量m1=0.1 kg,电阻R1=0.3 Ω,长度l=0.4 m的导体棒ab横放在U形金属框架上.框架质量m2=0.2 kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.相距0.4 m的MM′、NN′相互平行,电阻不计且足够长.电阻R2=0.1 Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5 T.垂直于ab施加F=2 N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM′、NN′保持良好接触.当ab运动到某处时,框架开始运动.设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2. (1)求框架开始运动时ab速度v的大小; (2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1 J,求该过程ab位移x的大小.
如图所示,用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ,线框每一边的电阻都相等.将线框置于光滑绝缘的水平面上.在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场,磁场边界间的距离为2l,磁感应强度为B.在垂直MN边的水平拉力作用下,线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场.在运动过程中线框平面水平,且MN边与磁场的边界平行.求: (1)线框MN边刚进入磁场时,线框中感应电流的大小; (2)线框MN边刚进入磁场时,M、N两点间的电压UMN; (3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中,水平拉力对线框所做的功W.
如图甲所示,一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路.线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示.图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0,导线的电阻不计.求0至t1时间内: (1)通过电阻R1上的电流大小和方向; (2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量.
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.1 T,金属棒AD长0.4 m,与框架宽度相同,电阻r=1/3 Ω,框架电阻不计,电阻R1=2 Ω,R2=1 Ω.当金属棒以5 m/s速度匀速向右运动时,求: (1)流过金属棒的感应电流为多大? (2)若图中电容器C为0.3 μF,则电容器中储存多少电荷量?
如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下B与t的关系式.