(14分)如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ
(2)cd离NQ的距离s
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化(写出B与t的关系式)。
(14分)半径分别为r=0.1m和R=2r=0.2m的两个质量不计的圆盘,共轴固定连接在一起,可以绕水平轴O无摩擦转动,大圆盘的边缘上固定有一个可看作质点的质量m=0.1kg的小球A,小圆盘上绕有细线,细线的另一端与放在光滑绝缘水平桌面上的带电小物块B水平相连,物块B的质量M=0.12kg,带电量为q=1.0×10-4C,处于水平向左的匀强电场中,电场强度大小为E0=104N/C。整个系统在如图所示位置处于静止平衡状态,此时OA连线与竖直方向的夹角为θ。求:
(1)夹角θ的大小。
(2)缓慢顺时针转动圆盘,使小球A位于转轴O的正下方由静止释放,当圆盘转过45º角时物块B运动的速度多大?
(3)缓慢顺时针转动圆盘,使小球A重新回到转轴O的正下方,改变电场强度大小使其为E后由静止释放系统,物块B向左运动的最大距离s=,则电场强度E多大?
(12分)如图,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封,上端封闭但留有一抽气孔.管内下部被活塞封住一定量的气体(可视为理想气体),气体温度为T1.开始时,将活塞上方的气体缓慢抽出,当活塞上方的压强达到p0时,活塞下方气体的体积为V1,活塞上方玻璃管的容积为2.6V1。活塞因重力而产生的压强为0.5p0。继续将活塞上方抽成真空并密封.整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变.然后将密封的气体缓慢加热.求:
(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度;
(2)当气体温度达到1.8T1时气体的压强.
如图所示,小灯泡规格为“2 V,4 W”,接在光滑水平导轨上,导轨间距为0.1 m,电阻不计.金属棒ab垂直搁在导轨上,电阻为1 Ω,整个装置处于B=1 T的匀强磁场中.求:
(1)为使灯泡正常发光,ab的滑行速度为多大?
(2)拉动金属棒ab的外力的功率有多大?
如图所示,MN、PQ是两条水平放置的平行光滑导轨,其阻值可以忽略不计,轨道间距L=0.6m。匀强磁场垂直导轨平面向下,磁感应强度B=1.0×10-2T,金属杆ab垂直于导轨放置与导轨接触良好,ab杆在导轨间部分的电阻r=1.0Ω,在导轨的左侧连接有电阻R1、R2,阻值分别为R1=3.0Ω, R2=6.0Ω,ab杆在外力作用下以v=5.0m/s的速度向右匀速运动。求:
(1)ab杆哪端的电势高?
(2)求通过ab杆的电流I
(3)求电阻R1上每分钟产生的热量Q。
如图所示,匀强磁场垂直穿过框架平面,B=1T。金属杆ab长0.5m,其电阻Rab=0.5Ω,电压表为理想电压表,电流表为理想电流表,电阻R=1.5Ω。杆ab以速度v=4m/s向右匀速运动,则
(1)当S接A时,电压表的读数为 ,电流表的读数为 。
(2)当S接B时,电压表的读数为 ,电流表的读数为 。
(3)当S接C时,电压表的读数为 ,电流表的读数为 。