题目内容
(2013·北京西城一模,23题)(18分)如图1所示,两根间距为l1的平行导轨PQ和MN处于同一水平面内,左端连接一阻值为R的电阻,导轨平面处于竖直向上的匀强磁场中。一质量为m、横截面为正方形的导体棒CD垂直于导轨放置,棒到导轨左端PM的距离为l2,导体棒与导轨接触良好,不计导轨和导体棒的电阻。
(1)若CD棒固定,已知磁感应强度B的变化率
随时间t的变化关系式为
,求回路中感应电流的有效值I;
(2)若CD棒不固定,棒与导轨间最大静摩擦力为fm,磁感应强度B随时间t变
化的关系式为B=kt。求从t=0到CD棒刚要运动,电阻R上产生的焦耳热Q;
(3)若CD棒不固定,不计CD棒与导轨间的摩擦;磁场不随时间变化,磁感应强度为B。现对CD棒施加水平向右的外力F,使CD棒由静止开始向右以加速度a做匀加速直线运动。请在图2中定性画出外力F随时间t变化的图象,并求经过时间t0 ,外力F的冲量大小I。
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【答案】见解析
【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律
回路中的感应电动势
所以,电动势的最大值
【2分】
由闭合电路欧姆定律
【2分】
由于交变电流是正弦式的,所以
【2分】
(2)根据法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律,![]()
CD杆受到的安培力
【2分】
当CD杆将要开始运动时,满足:
【2分】
由上式解得:CD棒运动之前,产生电流的时间
所以,在时间t内回路中产生的焦耳热
【2分】
(3) CD棒切割磁感线产生的感应电动势![]()
时刻t的感应电流
【1分】
CD棒在加速过程中,根据由牛顿第二定律
【2分】
解得:
【1分】
根据上式 可得到外力F随时间变化的图像如图所示由以上图像面积可知:经过时间t0,外力F的冲量I
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解得:
【2分】
(2013·北京朝阳二模,17题)经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间,它们绕太阳沿椭圆轨道运行,其轨道参数如下表。
| 远日点 | 近日点 | |
| 神舟星 | 3.575AU | 2.794AU |
| 杨利伟星 | 2.197AU | 1.649AU |
注:AU是天文学中的长度单位,1AU=149 597 870 700m(大约是地球到太阳的平均距离)。
“神舟星”和“杨利伟星”绕太阳运行的周期分别为T1和T2,它们在近日点的加速度分别为a1和a2。则下列说法正确的是
A.
,
B.
,![]()
C.
,
D.
,![]()