如图24-1所示,R1=R2=R3=R4=R,电键S闭合时,间距为d的平行板电容器C 的正中间有一质量为m,带电量为q的小球恰好处于静止状态;电键S断开时,小球向电容器一个极板运动并发生碰撞,碰撞后小球带上与极板同种性质的电荷。设碰撞过程中没有机械能损失,小球反弹后恰好能运动到电容器另一极板。若不计电源内阻,求:(1)电源的电动势,(2)小球与极板碰撞后的带电量。
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B="0.5" T,边长L="10" cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r="1" Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,角速度ω=2π rad/s,外电路电阻R="4" Ω.求:
(1)转动过程中感应电动势的最大值;
(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势;
(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势;
(4)交流电压表的示数;
(5)转动一周外力做的功.
如下图所示,在绝缘水平面上,相距为L的A、B两点处分别固定着两个等量正电荷,a、b是AB连线上两点,其中Aa=Bb=,O为AB连线中点.一质量为m、电荷量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能Ek0从a点出发,沿AB直线向b点运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍(n>1),到达b点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点.求:
(1)小滑块与水平面间的滑动摩擦因数μ;
(2)O、b两点间的电势差UOb;
(3)小滑块运动的总路程s.
如图所示,光滑绝缘半球槽的半径为R,处在水平向右的匀强电场中,一质量为m的带电小球从槽的右端A处无初速沿轨道滑下,滑到最低位置B时,对轨道的压力为2mg.求:
(1)小球所受电场力的大小和方向;
(2)带电小球在滑动过程中的最大速度.
如下图所示,水平地面上方的H高区域内有匀强磁场,水平界面PP′是磁场的上边界,磁感应强度为B,方向是水平的,垂直于纸面向里.在磁场的正上方,有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd,ab长为l1,bc长为l2,H>l2,线框的质量为m、电阻为R.现使线框abcd从高处自由落下,ab边下落的过程中始终保持水平,已知线框进入磁场的过程中的运动情况是:cd边进入磁场以后,线框先做加速运动,然后做匀速运动,直到ab边到达边界PP′为止.从线框开始下落到cd边刚好到达水平地面的过程中,线框中产生的焦耳热为Q.求:
(1)线框abcd在进入磁场的过程中,通过导线的某一横截面的电荷量是多少?
(2)线框是从cd边距边界PP′多高处开始下落的?
(3)线框的cd边到达地面时线框的速度大小是多少?
现在家家户户都安装了漏电保护器,有人认为它与保险丝的作用一样,用电器电流大时,它自动跳闸,起到保险丝的作用,只是不熔断。其实不是这样,它的作用与保险丝的作用完全不一样,它是只管漏电(跑电,与大地相连)而不管短路,当然,当电流大到某一极限值时它也跳闸。漏电保护器是保护人的生命安全的,一旦有人触电,它会立即跳闸,切断电源。它的原理图如图所示。当用电器一端有人触电(或漏电)时,套在闭合铁芯上的线圈就向传感器发出信号,通过自动电路,切断电源。试说明漏电保护器的原理。
如图在竖直面内有水平向右的匀强电场,场强E=1000V/m,现有一根绝缘轻杆OB,总长度为1m,A为OB的中点,轻杆可绕O点在竖直面内自由转动,在A点和B点处各连接有一个质量m=10g,带正电荷Q=5C的小球(小球体积忽略不计),将轻杆拉至水平位置由静止释放。
(1)轻杆转到竖直位置时,小球A和B的速度大小。
(2)轻杆转到竖直位置瞬间,AB杆在竖直方向对小球B的作用力大小。
(3)轻杆转到竖直位置瞬间,OA杆在竖直方向对小球A的作用力的大小。