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(12分).如图所示,水平面上有一个动力小车,在动力小车上竖直固定着一个长度L1、宽度L2的矩形线圈,线圈匝线为n,总电阻为R,小车和线圈的总质量为m,小车运动过程所受摩擦力为f。小车最初静止,线圈的右边刚好与宽为d(d﹥L1)的有界磁场的左边界重合。磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度为B。现控制动力小车牵引力的功率,让它以恒定加速度a进入磁场,线圈全部进入磁场后,开始做匀速直线运动,直至完全离开磁场,整个过程中,牵引力的总功为W。

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(1)求线圈进入磁场过程中,感应电流的最大值和通过导线横截面的电量。

(2)求线圈进入磁场过程中,线圈中产生的焦耳热。

(3)写出整个过程中,牵引力的功率随时间变化的关系式。

 

 (1) , ; (2)  (3) ,() 【解析】 试题分析:(1)线圈全部进入磁场时速度: 最大电动势: 最大电流为: 导线横截面的电量: (2)设进入和离开磁场过程中,线圈产生的焦耳热分别为,则在整个过程中, 牵引力的总功: ,;将代入 得: 解得: (3)①小车进入磁场阶段做匀加速运动:,, 由得:,() ②小车完全在磁场中运动:,()  ③小车匀速穿出磁场的过程: 得: ,()。 考点:本题考查了电磁感应中的电路问题、运动问题、能量问题。
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考点分析:
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(10分)如图所示,水平方向的匀强电场场强为E,场区宽度为L,竖直方向足够长,紧挨着电场的是垂直于纸面向外的两个匀强磁场区域,其磁感应强度分别为B和2B。一个质量m,电荷量为q的带正电粒子,其重力不计,从电场的边界MN上的a点由静止释放,经电场加速后进入磁场,经过时间满分5 manfen5.com穿过中间磁场,进入右边磁场后能按某一路径再返回到电场的边界MN上的某一点b,途中虚线为场区的分界面。求:

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(1)中间场区的宽度d;

(2)粒子从a点到b点所经历的时间满分5 manfen5.com

(3)当粒子第n次返回电场的MN边界时与出发点之间的距离满分5 manfen5.com

 

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(10分)如图10所示,半径为R的四分之一圆弧形支架竖直放置,圆弧边缘C处有一小定滑轮,绳子不可伸长,不计一切摩擦,开始时,m1、m2两球静止,且m1>m2,试求:

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(1)m1释放后沿圆弧滑至最低点A时的速度.

(2)为使m1能到达A点,m1与m2之间必须满足什么关系.

(3)若A点离地高度为2R,m1滑到A点时绳子突然断开,则m1落地点离A点的水平距离是多少?

 

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 (8分)有一种测量压力的电子秤,其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻,其阻值可随压力大小变化而改变,其关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析:

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压力F/N

0

50

100

150

200

250

300

电阻R/Ω

300

280

260

240

220

200

180

(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式

(2)若电容器的耐压值为5V,该电子秤的最大称量值为多少牛顿?

(3)通过寻求压力与电流表中电流的关系,说明该测力显示器的刻度是否均匀?

 

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(8分)如图所示,在京昆高速公路266 km处安装了一台500万像素的固定雷达测速仪,可以准确抓拍超速车辆以及测量运动车辆的加速度.若B为测速仪,A为汽车,两者相距355 m,此时刻B发出超声波,同时A由于紧急情况而急刹车,当B接收到反射回来的超声波信号时,A恰好停止,且此时A、B相距335 m,已知声速为340 m/s。

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(1)求汽车刹车过程中的加速度;

(2)若该路段汽车正常行驶时速度要求在60km/h~110km/h,则该汽车刹车前的行驶速度是否合法?

 

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(9分)现要用如图所示的装置探究“加速度与物体受力的关系”。小车所受拉力和及其速度可分别由拉力传感器和速度传感器记录下来。速度传感器安装在距离L= 48.0cm的长木板的A、B两点。

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(1)实验主要步骤如下:

①将拉力传感器固定在小车上;

②平衡摩擦力,让小车在没有拉力作用时能做   ___________   运动;

③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;

④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB

⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作。

(2)下表中记录了实验测得的几组数据,满分5 manfen5.com是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a =   ____   。表中的第3次实验数据应该为a=   ____   m/s2(结果保留三位有效数字)。

次数

F(N)

满分5 manfen5.com(m2/s2

a(m/s2

1

0.60

0.77

0.80

2

1.04

1.61

1.68

3

1.42

2.34

 

4

2.62

4.65

4.84

5

3.00

5.49

5.72

(3)如图所示的坐标纸上已经绘出了理论上的a-F图象。请根据表中数据,在坐标纸上作出由实验测得的a-F图线。

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(4)对比实验结果与理论计算得到的两个关系图线,分析造成上述偏差的主要原因是              

 

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