(14分)一段凹槽B放置在水平面上,槽与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,槽的内表面光滑,在内表面上有一小球A靠左侧壁放置,此时小球A与槽的右侧壁相距为l,如图所示.A、B的质量均为m.现对槽B施加一个大小等于2mg(g为重力加速度)、方向水平向右的推力F,使B和A一起开始向右运动,当槽B运动的距离为d时,立刻将推力撤去,此后A和B发生相对运动,再经一段时间球A与槽的右侧壁发生碰撞,碰后A和B立刻连在一起运动.
(1)求撤去推力瞬间槽B的速度v的大小.
(2)若A碰到槽的右侧壁时,槽已停下,求碰后槽B在水平面上继续滑行的距离s.
(3)A碰到槽的右侧壁时,槽可能已停下,也可能未停下,试讨论球A相对于槽从左侧壁运动至右侧壁所经过的时间t与l和d的关系.
(10分)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间距为.导轨上面横放着两根导体棒PQ和MN,构成矩形回路.导体棒PQ的质量为m、MN的质量为2m,两者的电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时,棒MN静止在导轨上,PQ棒以大小为v0的初速度从导轨左端开始运动,如图所示.忽略回路的电流对磁场产生的影响.
(1)求PQ棒刚开始运动时,回路产生的电流大小.
(2)若棒MN在导轨上的速度大小为时,PQ棒的速度是多大.
(10分)如图所示,半径为R的光滑圆弧轨道竖直放置,底端与光滑的水平轨道相接,质量为m的小球B静止光滑水平轨道上,其左侧连接了一轻质弹簧,质量为m的小球A自圆弧轨道的顶端由静止释放,重力加速度为g,小球可视为质点.
求:(1)小球A滑到圆弧面底端时的速度大小.
(2)小球A撞击轻质弹簧的过程中,弹簧的最大弹性势能为多少.
如图所示:半径为R=1.8m 的光滑圆轨道竖直固定在高h=5m 的水平台上,平台BC 长s=4.5m,一质量为mb=1kg 的小球b 静止在C 点。现让一质量为ma=2kg 的小球a 从A 点(与圆心等高)静止释放,运动到C 点与b 球发生碰撞,碰撞后a 球的速度水平向右,a、b 分别落在水平面上的M、N 两点,M、N 两点与平台的水平距离分别为xa=3m、xb=4m。两球可视为质点,g=10m/s2。求:
(1)碰撞后,b 球获得的速度大小vb;
(2)碰撞前,a 球的速度大小v0;
(3)判断BC 段平台是否光滑?若不光滑,请求出平台的动摩擦因数。
如图所示,水平面上有两根相距0.5m 的足够长的光滑平行金属导轨MN 和PQ,它们的电阻可忽略不计,在M 和P 之间接有阻值为R=3.0Ω 的定值电阻,导体棒ab 长l=0.5m,质量m=1kg,其电阻为r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4T.现使ab 以v0=10m/s 的速度向右做匀速运动.
(1)使ab棒向右匀速的拉力F 为多少?
(2)若撤掉拉力F,当导体棒速度v=5m/s 时,试求导体棒的加速度大小为多少?
(3)试求从撤掉拉力F 后,直至导体棒ab 停止的过程中,在电阻R 上消耗的焦耳热。
如图所示,矩形线圈abcd 在磁感强度B= 2T 的匀强磁场中绕轴OO′,以角速度ω=10 rad/s 匀速转动,线圈共10 匝,ab=0.5m,bc= 0.6m,负载电阻R= 40Ω,线圈电阻r=20Ω,求:
(1)线圈中感应电动势的最大值是多少?
(2)若从线圈处于中性面开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式;
(3)电路中电压表和电流表的示数各是多大?