如图所示,直角三角形OAC(α=30°)区域内有B=0.5 T的匀强磁场,方向如图所示.两平行极板M,N接在电压为U的直流电源上,左板为高电势.一带正电的粒子从靠近M板由静止开始加速,从N板的小孔射出电场后,垂直OA的方向从P点进入磁场中.带电粒子的比荷为=105C/kg,OP间距离为L=0.3 m.全过程不计粒子所受的重力,则:(1)若加速电压U=120 V,通过计算说明粒子从三角形OAC的哪一边离开磁场?(2)求粒子分别从OA.OC边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间.
(14分)在拆装某种大型电磁设备的过程中,需将设备内部的处于强磁场中的线圈先闭合,然后再提升直至离开磁场,操作时通过手摇轮轴A和定滑轮O来提升线圈.假设 该线圈可简化为水平长为L、上下宽度为d的矩形线圈,其匝数为n,总质量为M,总电阻为R.磁场的磁感应强度为B,如图13所示.开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐,若转动手摇轮轴A,在时间t内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场.求此过程中: (1)流过线圈中每匝导线横截面的电荷量是多少 ? (2)在转动轮轴时,人至少需做多少功?(不考虑摩擦影响)
(12分)如图12所示,两平行长直金属导轨置于竖直平面内,间距为L,导轨上端有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨放在导轨上,并搁在支架上,导轨和导体棒电阻不计,接触良好,且无摩擦.在导轨平面内有一矩形区域的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,磁感应强度为B.开始时导体棒静止,当磁场以速度v匀速向上运动时,导体棒也随之开始运动,并很快达到恒定的速度,此时导体棒仍处在磁场区域内,试求: (1)导体棒的恒定速度; (2)导体棒以恒定速度运动时,电路中消耗的电功率.
(16分)磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,如图13所示,从ab进入磁场时开始计时. (1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象; (2)判断线框中有无感应电流.若有,请判断出感应电流的方向;若无,请说明 理由.
(14分)如图16所示,光滑匀质圆球的直径d=40 cm,质量为M=20 kg,悬线长L=30 cm,正方形物块A的厚度b=10 cm,质量为m=2 kg,物块A与墙之间的动摩擦因数μ=0.2.现将物块A轻放于球和墙之间后放手,取g=10 m/s2,求: (1)墙对A的摩擦力为多大? (2)施加一个与墙面平行的外力于物体A上,使物体A在未脱离圆球前贴着墙 沿水平方向做加速度a=5 m/s2的匀加速直线运动,那么这个外力的大小和方 向如何?
(12分)雨滴接近地面的过程可以看做匀速直线运动,此时雨滴的速度称为收尾速度.某同学在一本资料上看到,雨滴的收尾速度v与雨滴的半径r成正比,由此该同学对雨滴运动中所受的阻力F作了如下几种假设: (1)阻力只与雨滴的半径成正比,即F=kr(k为常数). (2)阻力只与速度的平方成正比,即F=kv2(k为常数). (3)阻力与速度的平方和半径的乘积成正比,即F=krv2(k为常数). 你认为哪种假设能够解释雨滴收尾速度与半径成正比这一关系?请写出推导过程.