如图所示(俯视图),相距为2L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨的一部分处在以为右边界的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻R,导轨电阻忽略不计。在距边界为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab。求解以下问题:
(1)若金属杆ab固定在导轨上的初始位置,磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到0,求此过程中电阻R上产生的焦耳热。
(2)若磁场的磁感应强度不变,金属杆ab在恒力的作用下由静止开始向右运动3L的距离,其图象如图乙所示。
求:①金属杆ab在刚要离开磁场时加速度的大小;
②此过程中电阻R上产生的焦耳热。
如图所示,在粗糙水平面内存在着2n个有理想边界的匀强电场区,水平向右的电场和竖直向上的电场相互间隔,每一电场区域场强的大小均为E,且 E=,电场宽度均为d,水平面粗糙摩擦系数为μ,一个质量为m,带正电的、电荷量为q的物体(看作质点),从第一个向右的电场区域的边缘由静止进入电场,则物体从开始运动到离开第2n个电场区域的过程中,求:
(1)电场力对物体所做的总功? 摩擦力对物体所做的总功?
(2)物体在第2n个电场(竖直向上的)区域中所经历的时间?
(3)物体在所有水平向右的电场区域中所经历的总时间?
某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站,发电机输出功率为9 kW,输出电压为500 V,输电线的总电阻为10 Ω,允许线路损耗的功率为输出功率的4%,求:
(1)村民和村办小企业需要220 V电压时,求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少;(不计变压器的损耗)
(2)若不用变压器而由发电机直接输送,村民和村办小企业得到的电压和功率各是多少.
如图所示,两平行导轨间距L=0.1 m,足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接,倾斜部分与水平面的夹角θ=30°,垂直斜面方向向上的磁场磁感应强度B=0.5 T,水平部分没有磁场.金属棒ab质量m=0.005 kg、电阻r=0.02 Ω,运动中与导轨始终接触良好,并且垂直于导轨.电阻R=0.08 Ω,其余电阻不计.当金属棒从斜面上离地高h=1.0 m以上的任何地方由静止释放后,在水平面上滑行的最大距离x都是1.25 m.取g=10 m/s2,求:
(1)金属棒在斜面上的最大速度;
(2)金属棒与水平面间的动摩擦因数;
(3)从高度h=1.0 m处滑下后电阻R上产生的热量.
如图所示,两条电阻不计的平行导轨与水平面成θ角,导轨的一端连接定值电阻R1,匀强磁场垂直穿过导轨平面.一根质量为m、电阻为R2的导体棒ab,垂直导轨放置,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,且R2=2R1.如果导体棒以速度v匀速下滑,导体棒此时受到的安培力大小为F,则以下判断正确的是
A.电阻R1消耗的电功率为
B.整个装置消耗的机械功率为Fv
C.整个装置因摩擦而消耗的功率为μmgvcos θ
D.若使导体棒以v的速度匀速上滑,则必须施加沿导轨向上的外力F外=2F
如图所示,虚线右侧存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,正方形金属框电阻为R,边长为l,自线框从左边界进入磁场时开始计时,在外力作用下由静止开始,以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域,t1时刻线框全部进入磁场.规定顺时针方向为感应电流I的正方向,外力大小为F,线框中电功率的瞬时值为P,通过线框横截面的电荷量为q,其中P-t图像为抛物线,则这些量随时间变化的关系正确的是