1. 如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为,长为,导轨平面与水平面的夹角为,在导轨的中部刷有一段长为的薄绝缘涂层,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向与导轨平面垂直,质量为的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为,其他部分的电阻均不计,重力加速度为,求:
(1)导体棒与涂层间的动摩擦因素;
(2)导体棒匀速运的速度大小;
(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热. (15分)
2. 某装置用磁场控制带电粒子的运动,工作如图所示,装置的长为,上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为、方向与纸面垂直且相反,两磁场的间距为,装置右端有一收集板,、、为板上的三点,位于轴线上,、分别位于下方磁场的上、下边界上,在纸面内,质量为、电荷量为的粒子以某一速度从装置左端的中点射入,方向与轴线呈角,经过上方的磁场区域一次,恰好到达点,改变粒子入射速度的大小,可以控制粒子到达收集板上的位置,不计粒子的重力.
(1)求磁场区域的宽度;
(2)欲使粒子到达收集板的位置从点移到点,求粒子入射速度的最小变化量;
(3)欲使粒子到达点,求粒子入射速度大小的可能值. (16分)
3. 如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速度为.小工件离开甲前与甲的速度相同,并平稳地传到乙上,工件与乙之间的动摩擦因数为,乙的宽度足够大,重力加速度为.
(1)若乙的速度为,求工件在乙上侧向(垂直于乙的运动方向)滑过的距离;
(2)若乙的速度为,求工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小;
(3)保持乙的速度不变,当工件在乙上刚停止滑动时,下一只工件恰好传到乙上,如此反复,若每个工件的质量为,除工件与传送带之间摩擦外,其他能量损耗均不计,求驱动乙的电动机的平均输出功率. (16分)