摘要:设图中平面代表轨道平面.轴与轨道平行.现有一与轨道平面垂直的磁场正以速度向方向匀速运动.设在时.该磁场的磁感应强度B的大小随空间位置x的变化规律为(式中B0.k为已知常量).且在y轴处.该磁场垂直平面指向纸里.与轨道平面平行的一金属矩形框MNPQ处在该磁场中.已知该金属框的MN边与轨道垂直.长度为L.固定在y轴上.MQ边与轨道平行.长度为d=.金属框的电阻为R.忽略金属框的电感的影响.求:(1) t=0时刻.金属框中的感应电流大小和方向,(2) 金属框中感应电流瞬时值的表达式,

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一、单项选择题(每题3分,共15分)

题号

1

2

3

4

5

答案

C

A

B

C

D

 

二、多项选择题(每题4分,共16分)

题号

6

7

8

9

答案

BC

BD

AC

BD

三、简答题

10.(10分)(1)(2分,有任何一处连线错误都不给分)

 

 

 

 

 

 

 

(2)调节电阻箱的电阻值,使其为伏安法估测的值(2分);1000(2分)。

(3)电流表(2分);15(2分)。

11.(10分)(1)0.364(3分);(2)0.364(3分);(3)物体所受合外力为零时,加速度也为零(4分)。

12.Ⅰ (选修3-3试题) (12分)

(1)ADE(4分,全选对的得4分,选不全的,选对一个得1分,错选或多选一个扣1分,扣完为止)

(2)①对于理想气体:

A→B      ∴(2分)

B→C       ∴  (2分)

②A→C  由温度相等得:(2分)

⑶A→C的过程中是吸热.

吸收的热量(2分)

Ⅱ (选修3-4试题) (12分)

(1)BCE(4分,全选对的得4分,选不全的,选对一个得1分,错选或多选一个扣1分,扣完为止)

(2)①证明:设从A点入射的入射角为θ1,折射角为θ2,根据对称性,射出时的入射角也为θ2   ,所以无论入射角多大,该激光束都能从玻璃中射出(4分)

(2分)

(2分)

Ⅲ(选修3-5试题) (12分)

(1)BDE(4分,全选对的得4分,选不全的,选对一个得1分,错选或多选一个扣1分,扣完为止)

(2) ①(2分)

      ②(2分)

(4分)

四、计算或论述题

13.(14分)解:(1)m(2分)

 (2分)

(2)因为,牵引力    (1分)

当卡车向上匀速行驶时:,由此可得:

 (2分)       (1分)

(3)卡车开上平台后,先加速后匀速,匀速行驶的最大速度为

   (1分)   得  

根据动能定理    (4分)

    (1分)

14.(15分)设小球的质量为m。小球受到三个力的作用,重力和电场力的合力为2mg,方向左下与水平方向成,因为洛伦兹力不做功,故小球在合力方向上的M、N两点速度分别最大和最小。小球恰好做完整的圆周运动,说明在N点速度为零。

(1)   (2分)    (1分)

(2)在M点速度最大:  (3分)

    (1分)

(3)小球在最低点时的速度是  (1分) (1分)

在最高点小球受到轨道的压力如果向下: (1分)

在最低点小球受到轨道的压力以向上为正方向,  (1分)

   (1分)

在最高点小球受到轨道的压力如果向上: (1分)

在最低点小球受到轨道的压力以向上为正方向,  (1分)

   (1分)

 

15.(16分)(1)磁场向方向运动,等效金属框向方向运动。

t=0时刻,金属框产生的电动势  (1分)      (2分)

电流的方向根据右手定则可知为   (1分)

(2)设经过时间t,金属框MN所在处磁场强度为B,

,得到电流瞬时值的表达式是:,是正弦式电流。(4分)

(3)   (4分)

(4)金属框受安培力的方向始终向左。设经过时间t,金属框受到安培力为

由此可知:金属框受到安培力F随时间变化的图象如下图:  (4分)

 

 

 

 

 

 

 

 

(25分)磁悬浮列车是一种高速运载工具。它具有两个重要系统。一是悬浮系统,利用磁力(可由超导电磁铁提供)使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接触。另一是驱动系统,在沿轨道上安装的三相绕组(线圈)中,通上三相交流电,产生随时间、空间作周期性变化的磁场,磁场与固连在车体下端的感应金属板相互作用,使车体获得牵引力。

    为了有助于了解磁悬浮列车的牵引力的来由,我们求解下面的问题。

    设有一与轨道平面垂直的磁场,磁感应强度B随时间t和空间位置x变化规律为

                          

式中均为已知常量,坐标轴x与轨道平行。在任一时刻t,轨道平面上磁场沿x方向的分布是不均匀的,如图所示。图中Oxy平面代表轨道平面,“×”表示磁场的方向垂直Oxy平面指向纸里,“· ”表示磁场的方向垂直Oxy平面指向纸外。规定指向纸外时B取正值。“×”和“· ”的疏密程度表示沿着x轴B的大小分布。一与轨道平面平行的具有一定质量的金属矩形框MNPQ处在该磁场中,已知与轨道垂直的金属框边MN的长度为,与轨道平行的金属框边MQ的长度为d,金属框的电阻为R,不计金属框的电感。1.试求在时刻t,当金属框的MN边位于x处时磁场作用于金属框的安培力,设此时刻金属框沿x轴正方向移动的速度为

2.试讨论安培力的大小与金属框几何尺寸的关系。

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