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如图所示,两平行的金属导轨安装在竖直面上,导轨间距为L、足够长,下部条形匀强磁场...

如图所示,两平行的金属导轨安装在竖直面上,导轨间距为L、足够长,下部条形匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直,上部条形匀强磁场的宽度为2d,磁感应强度大小为B0,方向平行导轨平面向下,在上部磁场区域的上边缘水平放置导体棒(导体棒与导轨绝缘),导体棒与导轨间存在摩擦,动摩擦因数为μ。长度为2d的绝缘棒将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成型装置,总质量为m,置于导轨上,导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生,图中未图出),线框的边长为d(d<L),下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放,导体棒恰好运动到下部磁场区域的下边界处返回,导体棒在整个运动过程中始终与导轨接触并且相互垂直。重力加速度为g。

求:

(1)装置刚开始时导体棒受到安培力的大小和方向;

(2)装置从释放到开始返回的过程中,线框中产生的焦耳热Q;

(3)线框第一次穿出下方磁场下边时的速度;

 

(1)F=IB0L,方向垂直直面向里(2)Q=4mgd-2μIB0Ld-IBLd(3) 【解析】 (1)安培力大小为F=B0IL,方向:垂直纸面向里; (2)设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中,由动能定理: mg(4d)-(Q+BILd+μB0IL×2d)=0 解得: Q=4mgd-2μIB0Ld-IBLd (3)设线圈刚离开磁场下边界时的速度为v1,则接着向下运动2d,由动能定理: mg(2d)-BILd=0-mv12 解得;v1=
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如图所示,在平面内有磁感应强度为的匀强磁场, 其中内有方向垂直平面向里的磁场,在内有方向垂直平面向外的磁场,在内无磁场。一个带正电、质量为的粒子(粒子重力不计)在处以速度沿x轴正方向射入磁场。

(1)若未知,但粒子作圆运动的轨道半径为,求粒子与轴的交点坐标;

(2)若无(1)中的条件限制, 粒子的初速度仍为(已知),问粒子回到原点需要使为何值?

 

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在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,画出完整的光路图,由于没有量角器,他以入射点O点为圆心画圆交入射光线于A点,交折射光线于B点,过A点画法线的垂线与法线交于C点,过B点画法线的垂线与法线交于D点,如图所示,若各线段的长度可以用表示,则玻璃的折射率可表示为__________

 

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实验最基本的特点是控制和测量,探究单摆周期与摆长的关系的实验中,为使小球的摆动尽量符合简谐运动,下面关于本实验的控制和测量必要的是________

A.摆球密度稍大一点

B.摆角不要太大,尽量控制在10度以内

C.测量周期时为了提高精度应该在最底点计时。

D.摆线可用轻且有弹性的细绳

 

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为了研究过山车的原理,某兴趣小组提出了下列设想:取一个与水平方向夹角为37°、长为l = 2.0m的粗糙倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除 AB 段以外都是光滑的。其AB BC 轨道以微小圆弧相接,如图所示.一个小物块以初速度v0=4.0m/s从某一高处水平抛出,到A点时速度方向恰好沿 AB 方向,并沿倾斜轨道滑下已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数 μ = 0.50.(g=10m/s2、sin37°= 0.60、cos37° =0.80)

⑴求小物块到达A点时速度。

⑵要使小物块不离开轨道,并从轨道DE滑出,求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件?

⑶为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道 AB,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件?

 

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一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下.落到一定位置时,制动系统启动,到地面时刚好停下.已知座舱开始下落时的高度为75,当落到离地面30m的位置时开始制动,座舱均匀减速.重力加速度10,不计空气阻力.

(1)求座舱下落的最大速度;

(2)求座舱下落的总时间;

(3)若座舱中某人用手托着重30N的铅球,求座舱下落过程中球对手的压力.

 

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