许多汽车司机喜欢在驾驶室悬挂一些祝福“平安”的小工艺品。如下图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小工艺品的悬线偏离竖直方向37°角,球和车厢相对静止,球的质量为1kg。( g =10m/s 2 ,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求车厢运动的加速度,并说明车厢的运动情况;(2)求悬线对球的拉力。
如图甲所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为l,两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源。将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上,且与两轨道垂直。已知轨道和导体棒的电阻及电源的内电阻均不能忽略,通过导体棒的恒定电流大小为I,方向由a到b,图11乙为图甲沿a→b方向观察的平面图。若重力加速度为g,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止。请在图11乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图;求出磁场对导体棒的安培力的大小;如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值的大小和方向。
如图所示,在光滑水平面上有一长为L1、宽为L2的单匝矩形闭合导体线框abcd,处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中,其ab边与磁场的边界重合。线框由同种粗细均匀的导线制成,它的总电阻为R。现将用垂直于线框ab边的水平拉力,将线框以速度v向右沿水平方向匀速拉出磁场,此过程中保持线框平面与磁感线垂直,且ab边与磁场边界平行。求线框被拉出磁场的过程中:通过线框的电流;线框中产生的焦耳热;线框中a、b两点间的电压大小。
两根相距L=0.5m的足够长的金属导轨如图甲所示放置,他们各有一边在同一水平面上,另一边垂直于水平面。金属细杆ab、cd的质量均为m=50g,电阻均为R=1.0Ω,它们与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数μ=0.5,导轨电阻不计。整个装置处于磁感应强度大小B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下沿导轨向右运动时,从某一时刻开始释放cd杆,并且开始计时,cd杆运动速度随时间变化的图像如图乙所示(在0~1.0s和2.0~3.0s内,cd做匀变速直线运动)。求在0~1.0s时间内,回路中感应电流的大小;求在0~3.0s时间内,ab杆在水平导轨上运动的最大速度;已知1.0~2.0s内,ab杆做匀加速直线运动,在图丙中画出在0~3.0s内,拉力F随时间变化的图像。(不需要写出计算过程,只需画出图线)
质量M=3.0kg的长木板置于光滑水平面上,木板左侧放置一质量m=1.0kg的木块,右侧固定一轻弹簧,处于原长状态,弹簧正下方部分的木板上表面光滑,其它部分的木板上表面粗糙,如图所示。现给木块的初速度,使之向右运动,在木板与木块向右运动过程中,当木板和木块达到共速时,木板恰与墙壁相碰,碰撞过程时间极短,木板速度的方向改变,大小不变,最后木块恰好在木板的左端与木板相对静止。求:木板与墙壁相碰时的速度;整个过程中弹簧所具有的弹性势能的最大值;
如图所示为质谱仪的原理图,电荷量为、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后,进入粒子速度选择器,选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E,方向水平向右。带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,从G点既垂直直线MN又垂直于磁场的方向射人偏转磁场。偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后,最终达到照相底片的H点。已知偏转磁场的磁感应强度为B2,带电粒子的重力可忽略不计。求:粒子从加速电场射出时速度的大小;粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向;带电粒子进入偏转磁场的G点到照相底片H点的距离L。