1. 如图所示,水平放置的平行金属导轨,相距,左端接一电阻,磁感应强度的匀强磁场方向垂直于导轨平面,导体棒垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可不计,当以的速度水平向右匀速滑动时,求:
()棒中感应电动势的大小,并画出等效电路图;
()回路中感应电流的大小;
()维持棒做匀速运动的水平外力的大小。 (14分)
2. 如图所示,倾角为的传送带以较大的恒定速率逆时针转动,一轻绳绕过在天花板上的青滑轮,一端连接放在传送带下端质量为的物体,另一端竖直吊着质量为、电荷为(为静电力常量)带正电的物体,轻绳与传送带平行,物体正下方的绝缘水平面上固定着一个电荷量也为带负电的物体,此时、都处于静止状态,现将物体向上轻轻触动一下,物体将沿传送带向上运动,且向上运动的最大距离为,已知物体与传送带的动摩擦因数为,、、均可视为质点,重力加速度为,不计空气阻力。求:
()物体、处于静止状态时物体、间的距离;
()从物体开始下落到物体碰撞的过程中,电场力对物体所做的功。 (16分)
3. 如图甲所示,在光滑绝缘水平桌面内建立坐标系,在第象限内有平行于桌面的匀强电场,场强方向与轴方向的夹角。在第象限垂直于桌面放置两块相互平行的平板、,两板间距为,板间有竖直向上的匀强磁场,两版右端在轴上,板与轴重合在其左端紧贴桌面有一小孔,小孔离坐标原点的距离为。在第象限垂直于轴放置一竖直平板,垂足为,、相距,板长。现将一带负电的小球从桌面上的点以初速度垂直于电场方向射出,刚好垂直于轴穿过板上的孔,进入磁场区域。已知小球可视为质点,小球的比荷,点与小孔在垂直于电场方向上的距离为,不考虑空气阻力。
求:
()匀强电场的场强大小;
()要使带电小球无碰撞的穿出并打到平板上,求磁感应强度的取值范围;
()以小球从点进入磁场开始计时,磁场的磁感应强度随时间呈周期性变化,规定竖直向上为磁感强度的正方向,如图乙所示,则小球能否打在平板上?若能,求出所打位置到点距离;若不能,求出其轨迹与平板间的最短距离。(,计算结果保留两位小数) (18分)