如图所示,质量为M=0.5kg的框架B放在水平地面上。劲度系数为k=100N/m的轻弹簧竖直放在框架B中,轻弹簧的上端和质量为m=0.2kg的物体C连在一起。轻弹簧的下端连在框架B的底部。物体C在轻弹簧的上方静止不动。现将物体C竖直向下缓慢压下一段距离x=0.03m后释放,物体C就在框架B中上下做简谐运动。在运动过程中,框架B始终不离开地面,物体C始终不碰撞框架B的顶部。已知重力加速度大小为g=10m/s2。试求:当物体C运动到最低点时,物体C的加速度大小和此时物体B对地面的压力大小。
小明同学设计了一个"电磁天平",如图1所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈的水平边长 L=0.1m ,竖直边长 H=0.3m ,匝数为。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在 0~2.0A 范围内调节的电流 I 。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使得天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取) (1)为使电磁天平的量程达到 0.5kg ,线圈的匝数至少为多少。
(2)进一步探究电磁感应现象,另选匝、形状相同的线圈,总电阻,不接外电流,两臂平衡,如图2所示,保持不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度 B 随时间均匀变大,磁场区域宽度。当挂盘中放质量为 0.01kg 的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率。
如图所示,用一块长 L 1 = 1 . 0 m 的木板在墙和桌面间架设斜面,桌面高 H = 0 . 8 m ,长 L = 1 . 5 m 。斜面与水平桌面的倾角 θ 可在 0 ~ 60 ° 间调节后固定。将质量 m = 0 . 2 k g 的小物块从斜面顶端静止释放,物块与斜面间的动摩擦因数 u 1 = 0 . 05 ,物块与桌面间的动摩擦因数 u 2 ,忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。(重力加速度取 g = 10 m / s 2 ;最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)求 θ 角增大到多少时,物块能从斜面开始下滑;(用正切值表示)
(2)当 θ 增大到 37 ° 时,物块恰能停在桌面边缘,求物块与桌面间的动摩擦因数 u 2 ;(已知 sin 37 ° = 0 . 6 , cos 37 ° = 0 . 8 )
(3)继续增大 θ 角,发现 θ = 53 ° 时物块落地点与墙面的距离最大,求此最大距离 x m 。
U 一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为 +q 、质量不同的离子飘入电压为 U 0 的加速电场,其初速度几乎为零,这些离子经过加速后通过狭缝 O 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场,最后打在底片上,已知放置底片区域已知放置底片的区域 MN=L ,且 OM=L 。某次测量发现 MN 中左侧2/3区域 MQ 损坏,检测不到离子,但右侧1/3区域 QN 仍能正常检测到离子. 在适当调节加速电压后,原本打在 MQ 的离子即可在 QN 检测到. (1)求原本打在 MN 中点 P 的离子质量 m ; (2)为使原本打在 P 的离子能打在 QN 区域,求加速电压U的调节范围; (3)为了在 QN 区域将原本打在 MQ 区域的所有离子检测完整,求需要调节 U 的最少次数。(取 lg2=0.301 ; lg3=0.477,lg5=0.699 )
一转动装置如图所示,四根轻杆 O A 、 O C 、 A B 和 C B 与两小球以及一小环通过铰链连接,轻杆长均为l,球和环的质量均为 m , O 端固定在竖直的轻质转轴上,套在转轴上的轻质弹簧连接在 O 与小环之间,原长为 L ,装置静止时,弹簧长为 3 L / 2 ,转动该装置并缓慢增大转速,小环缓慢上升。弹簧始终在弹性限度内,忽略一切摩擦和空气阻力,重力加速度为 g ,求
(1)弹簧的劲度系数 k ;
(2)AB杆中弹力为零时,装置转动的角速度 ω 0 ;
(3)弹簧长度从 3 L / 2 缓慢缩短为 L / 2 的过程中,外界对转动装置所做的功 W 。
做磁共振检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径 r=5.0cm ,线圈导线的横截面积 A=0.80cm2 ,电阻率 ρ=1.5Ω·m ,如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度 B 在 0.3s 内从 1.5T 均匀地减小为零,求(计算结果保留一位有效数字) (1)该圈肌肉组织的电阻 R ; (2)该圈肌肉组织中的感应电动势 E ; (3) 0.3s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q 。