同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图所示的实验装置。图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板。M板上部有一半径为R的14圆弧形的粗糙轨道,P为最高点,Q为最低点,Q点处的切线水平,距底板高为H.N板上固定有三个圆环.将质量为m的小球从P处静止释放,小球运动至Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心,落到底板上距Q水平距离为L处。不考虑空气阻力,重力加速度为g.求:
(1)距Q水平距离为L2的圆环中心到底板的高度.
(2)小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向;
(3)摩擦力对小球做的功
如下图所示,把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,一长度为2a,电阻等于R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触.当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求: (1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN; (2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率.
如下图所示,匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形,把电荷量q=-2×10-10C的点电荷由A点移动到B点,电场力做功4.8×10-8 J,再由B点移到C点电荷克服电场力做功4.8×10-8 J,取B点的电势为零,求A、C两点的电势及匀强电场的场强方向.
如下图所示,线圈abcd每边长l=0.20 m,线圈质量m1=0.10 kg,电阻R=0.10 Ω ,砝码质量m2=0.14 kg.线圈上方的匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,方向垂直线圈平面向里,磁场区域的宽度为h=l=0.20 m.砝码从某一位置下降,使ab边进入磁场开始做匀速运动.求线圈做匀速运动的速度大小.
如图所示,竖直平面坐标系xOy的第一象限,有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场,大小分别为B和E;第四象限有垂直xOy面向里的水平匀强电场,大小也为E;第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的半径为R的半圆轨道,轨道最高点与坐标原点O相切,最低点与绝缘光滑水平面相切于N。一质量为m的带电小球从y轴上(y>0)的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动,恰好通过坐标原点O,且水平切入半圆轨道并沿轨道内侧运动,过N点水平进入第四象限,并在电场中运动(已知重力加速度为g)。 (1)判断小球的带电性质并求出其所带电荷量; (2)P点距坐标原点O至少多高; (3)若该小球以满足(2)中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限,通过N点开始计时,经时间小球距N点的距离s为多远。
如图,两足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直,一质量为m的导体棒在距离磁场上边界h处由静止释放,导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。整个运动过程中导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,导体棒在此电路中的有效电阻为R,不计导轨的电阻。求: (1)磁感应强度的大小B; (2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v; (3)流经电流表电流的最大值Im。