(15分)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距m,导轨平面与水平面成角,上端连接阻值为的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度T.质量为kg、电阻为的金属棒,以初速度从导轨底端向上滑行,金属棒在安培力和一平行于导轨平面的外力的共同作用下做匀变速直线运动,速度-时间图像如图所示.设金属棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为.(m/s2,,),求:
(1)金属棒产生的感应电动势的最大值和电阻消耗的最大功率?
(2)当金属棒速度为向上3m/s时施加在金属棒上外力F的大小和方向?
(3)请求出金属棒在整个运动过程中外力随时间t变化的函数关系式.
(13分)一棱镜的截面为直角三角形ABC,如图所示,∠A=30o,斜边AB=a。棱镜材料的折射率为n= 。在此截面所在的平面内,一条光线以的入射角从AC边的中点M射入棱镜。求光线从棱镜射出点的位置?(不考虑光线沿原来路返回的情况)。
(12分)一列正弦横波在x轴上传播,a、b是x轴上相距sab=6m的两质点,t=O时,b点正好振动到最高点,而a点恰好经过平衡位置向上运动,已知这列波的频率为25Hz。
(1)若波由a向b传,试求出该波的波速?
(2)若波由b向a传,试求出该波的最大波速?
(21分)一质量为m、带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入一圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为30°,同时进入场强大小为E,方向沿x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,通过了b点正下方c点,如图所示,已知 b到O的距离为L,粒子的重力不计,试求:
⑴画出粒子运动的轨迹,并求出磁感应强度B;
⑵求出圆形匀强磁场区域的最小半径和最小面积;
⑶求出b点到c点的距离
(18分)如图所示,平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距0.5 m,与水平面夹角为30°,不计电阻,广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度B=0.4 T,垂直导轨放置两金属棒和,长度均为0.5 m,电阻均为0.1Ω,质量分别为0.1 kg和0.2 kg,两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动。现棒在外力作用下,以恒定速度ν=1.5m/s沿着导轨向上滑动,棒则由静止释放。试求:(取g=10 m/s2)
(1)金属棒产生的感应电动势;
(2)闭合回路中的最小电流和最大电流;
(3)金属棒的最终速度。
(15分)如图甲所示,物体A、B的质量分别是mA=4.0㎏和mB=3.0㎏,用轻弹簧相连放在光滑水平面上,物体B右侧与竖直墙相接触。另有一物体C从t=0时以一定速度向右运动,在t=4时与物体A相碰,并立即与A粘在一起不再分开。物块C的v-t图像如图乙所示。求:
(1)物块C的质量mc;
(2)墙壁对物块B的弹力在4s到8s的时间内对B做的功W及在4s到12s的时间内对B的冲量I的大小和方向;
(3)B离开墙后弹簧具有的最大弹性势能EP.