电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论:如图所示,将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上,斜面与水平方向夹角为θ。一条形磁铁滑入两铝条间,恰好以速度v0匀速下滑,穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定,其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是底边为2d,高为d的长方形,由于磁铁距离铝条很近,磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场,磁感应强度为B,铝条的高度大于d,宽度为b,电阻率为ρ。为研究问题方便,铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场,其他部分电阻和磁场可忽略不计,假设磁铁进入铝条间以后,减少的机械能完全转化为铝条的内能,重力加速度为g。
(1)求一侧铝条中与磁铁正对部分的感应电动势E;
(2)求条形磁铁的质量m;
(3)在其他条件不变的情况下,仅将两铝条更换为宽度()为的铝条,磁铁仍以速度v0进入铝条间,请在图中定性画出磁铁速度v随时间t变化关系的图线(规定沿斜面向下为正方向)。
如果场源是多个点电荷,电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和,电场中某点的电势为各个点电荷单独在该点产生电势的代数和。
若规定无限远处的电势为零,真空中点电荷周围某点的电势φ可表示为,其中k为静电力常量,Q为点电荷的电荷量,r为该点到点电荷的距离。
(1)如图所示,M、N是真空中两个电荷量均为+Q的固定点电荷,M、N间的距离为d,OC是MN连线中垂线, °。已知静电力常量为k,规定无限远处的电势为零。求:
a.C点的电场强度;
b.C点的电势。
(2)如图所示,一个半径为R、电荷量为+Q的均匀带电细圆环固定在真空中,环面水平。一质量为m、电荷量- q的带电液滴,从环心O正上方D点由静止开始下落。已知D、O间的距离为,静电力常量为k,重力加速度为g。求液滴到达O点时速度v的大小。
如图所示,两光滑平行金属导轨固定在倾角为θ的同一斜面内,间距为l,其下端有内阻为r的电源,整个装置处在垂直导轨平面向下,磁感应强度为B的匀强磁场中,一质量为m、电阻为R的导体棒ab垂直导轨放置在导轨上,接触良好,且保持静止状态。不计导轨电阻。已知重力加速度为g。求:
(1)导体棒所受安培力F的大小和方向;
(2)电源的电动势E。
如图所示,两平行金属板间的电势差为U,金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。电荷量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并垂直磁场边界从O点进入磁场,经历半个圆周打在P点。忽略重力的影响,求:
(1)粒子从电场射出时速度v的大小;
(2)O、P两点间的距离l。
如图所示,长为l的轻质绝缘细绳上端固定,下端连接一个电荷量为- q的小球(可视为质点),小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角为θ。已知小球的质量为m,重力加速度为g。求:
(1)电场强场E的大小;
(2)将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小。
在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为_____mm。
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx(约为5Ω)。现有电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3A,内阻约0.025Ω)
B.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
为减小测量误差,该实验中,电流表应选用_____,电压表应选用_____。(选填器材前的字母)
(3)图2是测量Rx的实验器材的电路图,请根据图2,补充完成图3中实物间的连线____。
(4)以U为纵坐标,I为横坐标,利用实验数据做出如图所示的U-I图像。由图线得到金属丝的阻值Rx=________Ω(保留两位有效数字)。
(5)实验中,在不损坏电表的前提下,随着滑动变阻器滑片移动距离x的增加,电池组的总功率P也会发生变化。图的各示意图中正确反映P-x关系的是______。
A B C D