发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,以速度v(v平行于MN)向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻,导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源,导体棒ab通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为I。求:
(1)图1、2中棒ab受到的安培力F1、F2;
(2)在t时间内,图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能;
(3)请简述图1中,做功与能量变化的情况。
如图,光滑固定斜面倾角为37°,一质量m=0.1kg、电荷量q=+1×10-6C的小物块置于斜面上的A点,A距斜面底端R的长度为1.5m,当加上水平向右的匀强电场时,该物体恰能静止在斜面上,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)该电场的电场强度的大小;
(2)若电场强度变为原来的一半,小物块运动到B点所需的时间和在B点的速度各是多少?
如图,在平面直角坐标系xOy内,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限以ON为直径的半圆形区域内,存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,自y轴正半轴上处的M点,以速度垂直于y轴射入电场。经x轴上处的P点进入磁场,最后垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求:
电场强度大小E;
粒子在磁场中运动的轨道半径r;
粒子在磁场运动的时间t。
如图所示,两块等大且平行正对的金属板水平放置,金属板间有竖直向下的匀强电场,电场强度大小为。以下板金属板的中轴线为x轴,金属板右侧第一象限内存在一足够大的匀强磁场。现有一重力不计的绝缘带电粒子, 质量为m,带电荷量为-q,从下金属板上表面的电场中坐标位置(-L,0)处以初速度v0沿x轴正方向开始运动。
求:(1)带电粒子进入磁场时的位置坐标(用L表示)以及带电粒子进人磁场时的速度大小;
(2)若要使带电粒子能垂直打到x轴上,计算匀强磁场的磁感应强度B的大小。
如图甲所示,质量为M=2kg的足够长的平板车放在光滑的水平面上,质量为m=1kg的物块放在平板车的右端,物块与平板车均处于静止,现给平板车一个水平向右的推力,推力F随时间t变化的规律如图乙所示,推力F作用t=0.6s后撤去,最终物块与平板车一起向前做匀速直线运动.已知物块与平板车之间的动摩擦因素为μ=0.4,重力加速度g=10m/s,求:
(1)推力F作用的瞬间,平板车的加速度大小;
(2)推力F做的功;
(3)物块与平板车因摩擦产生的热量(结果保留三位有效数字).
一个物块从倾角为的斜面底端以大小为的初速度上滑,上滑到最高点速度为零后,又沿原路返回,已知物块上滑过程中重力的冲量与下滑过程中重力的冲量之比为1:2,物块与斜面间的动摩擦因数恒定,重力加速度为,,。求:
(1)物块与斜面间的动摩擦因数;
(2)物块返回到斜面底端时速度的大小。