在如图所示的平面直角坐标系xOy中,第一象限内存在一个半径为R的圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,且圆形磁场区域与第一象限中两坐标轴相切。大量质量均为m、电荷量均为-q的带电微粒(重力忽略不计)沿x轴正方向经过y轴,然后以相同速度匀速射入磁场区域。(1)若有一微粒经过坐标(0,R),求该微粒射出磁场时的位置坐标?(2)求匀速射入磁场区域的微粒射出磁场时的位置坐标?
曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图1结构图中,N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边并与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘接触,如图2所示。当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积S=20cm2,磁极间磁场可视匀磁场,磁感强度B=0.010T,自行车车轮的半径R1=35.0cm,小齿轮的半径R2=4.0cm齿轮的半径R3=10.0cm(见图2)。现从静止开始大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V。(假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动)
(18分) 质量为m的物体A放在倾角为θ=37°的斜面上时,恰好能匀速下滑,现用细线系住物体A,并平行于斜面向上绕过光滑的定滑轮,另一端系住物体B,物体A恰好能沿斜面匀速上滑,求物体B的质量.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(16分) 如图甲所示,有两个质量均为0.4 kg的光滑球,半径均为r=3 cm,静止在半径R=8 cm的光滑半球形碗底,求两球之间相互作用力的大小(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(共17分)如图3—1 5所示,一块质量为M、长为的l匀质板放在很长的水平桌面上,板的左端有一质量为m的物块,物块上连接一根很长的细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮,某人以恒定的速度µ向下拉绳,若桌面光滑,物块最多只能到达板的中点,而且此时板的右端尚未触碰定滑轮.求: 图3—1 5 (1)物块与板的动摩擦因数及物块刚到达板的中点时板的位移; (2)若在绳子的右端悬挂上质量为m的物块,要使m能从板的右端滑出,物块与板的动摩擦因数应µ满足什么条件.
(共15分)鲜蛋储运箱中有光滑的塑料蛋托架,架上有整齐排列的卵圆形凹槽,将蛋放在槽中,可避免互相挤压、碰撞并能减震.假设蛋和槽的横截面为圆形,如图3—1 4所示.图中0为圆心,A、B两点为水平槽口,口角为半径OA与水平线AB的夹角. (1)已知蛋的质量为m,当运蛋的汽车以加速度a向前加速前进时(设此时蛋仍在槽内),槽对蛋的作用力多大? (2)已知汽车轮胎与柏油路面间的动摩擦因数为µ,当运蛋的汽车紧急刹车时,为避免蛋从槽内滚出,图中a应满足什么条件?(可用三角函数表示)