近期《科学》中文版的文章介绍了一种新技术--航天飞缆,航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统.飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖曳力,它还能清理“太空垃圾”等.从1967年至1999年的17次试验中,飞缆系统试验已获得部分成功.该系统的工作原理可用物理学的基本定律来解释.如图为飞缆系统的简化模型示意图,图中两个物体P、Q的质量分别为m
P、m
Q,柔性金属缆索长为l,外有绝缘层,系统在近地轨道作圆周运动.运动过程中Q距地面高为h.设缆索总保持指向地心,P的速度为v
P.已知地球半径为R,地面的重力加速度为g.
(1)飞缆系统在地磁场中运动,地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.设缆索中无电流,问缆索P、Q哪端电势高?此问中可认为缆索各处的速度均近似等于v
P,求P、Q两端的电势差;
(2)设缆索的电阻为R
1,如果缆索两端物体P、Q通过周围的电离层放电形成电流,相应的电阻为R
2,求缆索所受的安培力多大;
(3)求缆索对Q的拉力F
Q.
考点分析:
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下雪天,卡车在笔直的高速公路上匀速行驶.司机突然发现前方停着一辆故障车,他将刹车踩到底,车轮被抱死,但卡车仍向前滑行,并撞上故障车,且推着它共同滑行了一段距离l后停下.事故发生后,经测量,卡车刹车时与故障车距离为L,撞车后共同滑行的距离
.假定两车轮胎与雪地之间的动摩擦因数相同.已知卡车质量M为故障车质量m的4倍.
(1)设卡车与故障车相撞前的速度为v
1,两车相撞后的速度变为v
2,求
(2)卡车司机至少在距故障车多远处采取同样的紧急刹车措施,事故就能免于发生.
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两块金属板a、b平行放置,板间存在与匀强电场正交的匀强磁场,假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域.一束电子以一定的初速度v
从两极板中间,沿垂直于电场、磁场的方向射人场中,无偏转地通过场区,如图所示.已知板长l=10cm,两板间距d=3.0cm,两板间电势差U=150V,v
=2.0×10
7m/s.
(1)求磁感应强度B的大小;
(2)若撤去磁场,求电子穿过电场时偏离人射方向的距离,以及电子通过场区后动能增加多少?(电子所带电荷量的大小与其质量之比e/m=1.76×10
11C/kg,电子电荷量的大小e=1.60×10
-19C)
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(1)图1中螺旋测微器的读数为______.
(2)原始的电话机将听筒和话筒串联成一个电路.当自己对着话筒讲话时,会从听筒中听到自己的声音,导致听觉疲劳而影响通话.现代的电话将听筒电路与话筒电路分开,改进的电路原理示意图如图2所示,图2中线圈Ⅰ与线圈Ⅱ匝数相等,R
=1.2kΩ,R=3.6kΩ,R
x为可变电阻.当R
x调到某一值时,从听筒中就听不到话筒传出的声音了,这时R
x=______kΩ.
(3)在测量电阻的实验中,提供的器材有:3V稳压电源E、滑线变阻器R、电压表V、电流表A、待测电阻R
x,以及开关S、导线等.要求:①电流表内接;②调节滑线变阻器可使电压表的示数在0V~3V间变化.在实验中,有的同学连成图3、图4所示的电路,其中a、b、c、…,k是表示接线柱的字母.请将图3、图4中接线错误(用导线两端接线柱的字母表示)、引起的后果、改正的方法(改接、撤消或增添),分别填在图下面相应的表格中.
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一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36Ω.磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为( )
A.
×10
-5A
B.
×10
-5A
C.
×10
-5A
D.
×10
-5A
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如图,一个盛水的容器底部有一小孔.静止时用手指堵住小孔不让它漏水,假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动,且忽略空气阻力,则( )
A.容器自由下落时,小孔向下漏水
B.将容器竖直向上抛出,容器向上运动时,小孔向下漏水;容器向下运动时,小孔不向下漏水
C.将容器水平抛出,容器在运动中小孔向下漏水
D.将容器斜向上抛出,容器在运动中小孔不向下漏水
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