摘要:(1)金属框中感应电流的大小及图示时刻感应电流的方向,(2)磁场向上运动速度v0的大小,(3)该磁动力电梯以速度v1向上匀速运行时.提升轿厢的效率.

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二、实验题:(18分)将答案填在题目的空白处,或者要画图连线。

9、(6分)①a f d b e c  (3分)

②A            (3分)

10、(12分)(2)①0.183(0.181~0.185);(3分)

②V1,A1;R1;(3分)

③见答图1;(3分)                                                                                

(3分)………………共12分

说明:答图1中电压表连接线柱b、c也正确。

三、本大题共三小题共计54分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题.答案中必须明确写出数值和单位

11、(16分)(1)滑块C滑上传送带后做匀加速运动,设滑块C从滑上传送带到速度达到传送带的速度v所用的时间为t,加速度大小为a,在时间t内滑块C的位移为x。

根据牛顿第二定律和运动学公式………1分   ………1分

…………1分   解得…………1分

即滑块C在传送带上先加速,达到传送带的速度v后随传送带匀速运动,并从右端滑出,则滑块C从传道带右端滑出时的速度为v=3.0m/s…………1分

   (2)设A、B碰撞后的速度为v1,A、B与C分离时的速度为v2,由动量守恒定律

mv0=2mv­1 ………………1分   2 mv1=2mv­2+mvC…………1分

由动量守恒规律 ……1分  解得EP=1.0J……1分

   (3)在题设条件下,若滑块A在碰撞前速度有最大值,则碰撞后滑块C的速度有最大值,它减速运动到传送带右端时,速度应当恰好等于传递带的速度v

    设A与B碰撞后的速度为,分离后A与B的速度为,滑块C的速度为,由能量守恒规律和动量守恒定律………1分 

…………1分

    由能量守恒规律…………1分

    由运动学公式 …………2分   解得:

    说明:其他方法解答正确也给分。

 

12、(18分)(1)(5分)因金属框匀速运动,所以金属框受到的安培力等于重力与阻力之和,设当电梯向上匀速运动时,金属框中感应电流大小为I          

   ①                                 (1分)

     ②                                 (2分)

由①②式得金属框中感应电流I =1.2×104A               (1分)

图示时刻回路中感应电流沿逆时针方向                   (1分)

(2)(5分)金属框中感应电动势   ③         (2分)

金属框中感应电流大小  ④         (2分)

 由③④式得    v0=12.7m/s                                (1分)

(3)(8分)金属框中的焦耳热为:P1 = I2R =1.3×105W               (1分)

重力功率为:P2 = mg v1=4.75×105W                     (2分)

阻力的功率为:P3 = f v1=5×103W                        (2分)

提升轿厢的效率 100%                          (2分)

77.9 %                              (1分)

 

13、(20分)(1)依题意,R=L/4,由qvB=mv2/RqU0=,解得U0=(6分)

(2)设AF中点为G,连接GC,作其垂直平分线,与AF延长线交点即为圆心

由相似三角形得R′=O′G=13L/4,qvB=mv2/R′,q=,∴UNM=(7分)

(3)由于粒子在磁场中运动周期T=T与速率无关粒子撞击BC中点和DE中点后回到G,用时最短圆周半径R″=3L/2,得到最短时间t==(7分)

 

 

 

如图甲所示,长方形金属框abcd(下面简称方框)。各边长度为ac=bd=1/2、ab=cd=l,方框外侧套着一个内侧壁长分别为l/2及t的u形金属框架MNPQ(下面简称U形框),U形框与方框之间接触良好且无摩擦。两个金属框的质量均为m,PQ边、ab边和cd边的电阻均为r,其余各边电阻可忽略不计,将两个金属框放在静止在水平地面上的矩形粗糙平面上,将平面的一端缓慢抬起,直到这两个金属框都恰能在此平面上匀速下滑,这时平面与地面的夹角为θ,此时将平面固定构成一个倾角为θ的斜面,已知两框与斜面间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,在斜面上有两条与斜面底边垂直的、电阻可忽略不计,且足够长的光滑金属轨道,两轨道间的宽度略大于l,使两轨道能与U形框保持良好接触,在轨道上端接有电压传感器并与计算机相连,如图乙所示,在轨道所在空间存在垂直于轨道平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。
(1)若将方框固定不动,用与斜面平行,且垂直PQ边向下的力拉动U形框,使它匀速向下运动,在U形框与方框分离之前,计算机上显示的电压为恒定电压Uo,求U形框向下运动的速度;
(2)若方框开始时静止但不固定在斜面上,给U形框垂直PQ边沿斜面向下的初速度v0,如果U形框与方框能不分离而一起运动,求在这一过程中电流通过方框产生的焦耳热;
(3)若方框开始时静止但不固定在斜面上,给U形框垂直PQ边沿斜面向下的初速度3v0,U形框与方框将会分离,求在二者分离之前U形框速度减小到2v0时,方框的加速度。
注:两个电动势均为E、内阻均为r的直流电源,若并联在一起,可等效为电动势仍为E,内电阻为r/2的电源;若串联在一起,可等效为电动势为2E,内电阻为2r 的电源。
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