如图甲所示,光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD,线框的边长为L=4 m、总电阻为R=1Ω.在直角坐标系xOy中,有界匀强磁场区域的下边界与x轴重合,上边界满足曲线方程y=2sinx(m),磁感应强度大小B=2 T.线框在沿x轴正方向的拉力F作用下,以速度v=1 m/s水平向右做匀速直线运动,直到拉出磁场.
(1) 求线框中AD两端的最大电压;
(2) 在图乙中画出运动过程中线框i-t图象,并估算磁场区域的面积(估算结果保留2位有效数字);
(3) 求线框在穿越整个磁场的过程中,拉力F所做的功.
(20分) 如图所示,在MN左侧QP上方有匀强电场。在MN右侧存在垂直于纸面的矩形匀强磁场(图中未画出),其左边界和下边界分别与MN、AA/重合。现有一带电粒子以初速度自O点沿水平方向射入,并恰好从P点射出,又经过在矩形有界磁场中的偏转,最终垂直于MN从A点向左水平射出。已知PA距离为d,,距离。不计带电粒子重力。
求:(1)粒子从下极板边缘射出时的速度;
(2)粒子在从O到A经历的时间
(3)矩形有界磁场的最小面积。
(16分) 如图所示为摩托车特技比赛用的部分赛道,由一段倾斜坡道AB与竖直圆形轨道BCD衔接而成,衔接处平滑过渡且长度不计.已知坡道的倾角θ=11.5°,圆形轨道的半径R=10 m,摩托车及选手的总质量m=250 kg,摩托车在坡道行驶时所受阻力为其重力的0.1倍.摩托车从坡道上的A点由静止开始向下行驶,A与圆形轨道最低点B之间的竖直距离h=5 m,发动机在斜坡上产生的牵引力F=2750 N,到达B点后摩托车关闭发动机.已知sin11.5°=,g取10 m/s2,求:
(1) 摩托车在AB坡道上运动的加速度;
(2) 摩托车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力;
(3) 若运动到C点时恰好不脱离轨道,求摩托车在BC之间克服摩擦力做的功.
(10分)现有两个电阻R和R0,R为标准电阻,R0的阻值随温度变化.一探究小组用图甲电路(虚线框内还有一个滑动变阻器),经多次测量、描点,画出了两电阻的伏安特性曲线如图乙所示,其中两电阻电流从零开始变化.已知电源电动势为6 V,内阻很小.
(1)选出最适合本实验的滑动变阻器__________
A.5 Ω 0.6 A B.20 Ω 0.6 A C.100 Ω 0.6 A
(2)在图中虚线框内补充完整电路图.
(3)实验中,当电流表的示数为0.1 A时,电阻R0消耗的电功率为_______W;由图线知,R0的阻值随温度升高怎样变化?________________________________________________________________.
(10分)某同学利用光电传感器设计了测定重力加速度的实验,实验装置如图所示,实验器材有带有标度的竖直杆、光电计时器、小钢球等,小钢球的初始位置与标度O平齐,O、A、B、C、D、E间距相等,竖直杆上端固定一个电磁铁,通电时,小钢球被吸在电磁铁上,断电时,小钢球自由下落,光电门可以在竖直杆上移动.
(1) 某同学用游标卡尺测量小钢球的直径,如图所示,读数为______ cm.
(2) 先将光电门夹在A处,光电计时器记录下小钢球经过光电门的时间为t,量出OA的距离为h,小钢球的直径为d,则小钢球运动到光电门处的瞬时速度v=__________,当地的重力加速度为______________(用题中所给字母表示).
(3) 该同学通过移动光电门在竖直杆上的位置进行多次实验,若某次实验时光电门计时器记录下小钢球经过光电门的时间为t,此时光电门应固定在位置________(填“B”“C”“D”或“E”)处.
在如图所示的两平行虚线之间存在着垂直纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场,正方形线框abcd的边长为L(L<d)、质量为m、电阻为R。将线框从距离磁场的上边界为h高处由静止释放后,线框的ab边刚进入磁场时的速度为,ab边刚离开磁场时的速度也为,在线框开始进入到全部离开磁场的过程中
A.感应电流所做的功为mgd
B.感应电流所做的功为2mgd
C.线框的最小动能为
D.线框的最小动能为mg(h-d+L)