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当下世界科技大国都在研发一种新技术,实现火箭回收利用,有效节约太空飞行成本,其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞,为此设计师在返回火箭的底盘安装了4台电磁缓冲装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓火箭对地的冲击力。该装置的主要部件有两部分:缓冲滑块,由高强绝缘材料制成,其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd,指示灯连接在cd两处;火箭主体,包括绝缘光滑缓冲轨道MNPQ和超导线圈(图中未画出),超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时,滑块立即停止运动,此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用,指示灯发光,火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度,从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时,火箭主体的速度大小为v0,软着陆要求的速度为0;指示灯、线圈的ab边和cd边电阻均为R,其余电阻忽略不计;ab边长为L,火箭主体质量为m,匀强磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g,一切摩擦阻力不计。

1)求缓冲滑块刚停止运动时,线圈的ab边受到的安培力大小;

2)求缓冲滑块刚停止运动时,火箭主体的加速度大小;

3)若火箭主体的速度大小从v0减到0的过程中,经历的时间为t,求该过程中每台电磁缓冲装置中线圈产生的焦耳热。

 

(1)(2)(3) 【解析】 (1)ab边产生电动势 E=BLv0 线圈总电阻 R总=R+=1.5R Fab=BIL=BL=。 (2)由牛顿第二定律 4Fab-mg=ma 解得 a=-g。 (3)根据动量定理 mgt-4t=0-mv0 即 mgt-4·=0-mv0 化简得 根据能量守恒定律,每个减速器得到热量 每个线圈得到的热量  
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考点分析:
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为测定量程3V的电压表内阻RV(几千欧姆),某同学设计如图所示的电路。实验室提供如下器材:

滑动变阻器R10~5Ω,额定电流3A

滑动变阻器R20~1kΩ,额定电流0.5A

直流电源E(电动势4.5V,内阻不计)

开关1个,导线若干。

实验步骤如下:

①调节电阻箱R阻值为0,将滑动变阻器的滑片移到最左端位置a,闭合开关S

②调节滑动变阻器滑片P,使电压表示数U0=2.00V

③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,多次调节电阻箱,记下电压表的示数U和电阻箱相应的阻值R

④以为纵坐标,R为横坐标,作R图线;

⑤通过图像的相关数据计算出电压表的内阻RV

回答下列问题:

(1)实验中应选择滑动变阻器___;(填R1R2

(2)在调节电阻箱过程中,滑动变阻器上aP两点间的电压基本不变,则R的关系式为___;(用题中给出的字母表示)

(3)实验得到的部分数据如表所示:

根据表格数据在坐标纸上描点如图,请在图中画出R的图像____,由图像计算出电压表内阻RV=___。(结果保留两位小数)

 

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某实验小组利用气垫导轨做验证动量守恒定律实验时,实验室提供两个滑块P、Q,已知滑块P的质量为m1=115g,滑块Q的质量未知.为了测定滑块Q的质量,该小组进行了以下操作:

A.将气垫导轨组装并调节水平,在气垫导轨上适当位置固定两个光电门G1、G2

B.调整滑块P上的遮光片,使其不能挡光,将两滑块轻放在导轨上,如图甲,推动滑块Q后撤去推力,滑块Q以一定的速度通过光电门G1,遮光片通过光电门G1的时间为t1=0.016s

C.当滑块QP相撞后粘在一起,遮光片通过光电门G2的时间为t2=0.034s

D.用游标卡尺测得遮光片宽度d如图乙所示

(1)游标卡尺的读数为______mm;

(2)滑块Q的质量为______g(保留三位有效数字).

 

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如图所示,半径为R的圆形区域内有一垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场边界上的P点有一粒子源,可以在纸面内向各个方向以相同的速率发射电荷量均为+q、质量均为m的相同粒子进入磁场区域,粒子的重力以及粒子之间的相互作用力均可忽略,进入磁场的粒子会从某一段圆弧射出磁场边界,这段圆弧的弧长是圆形区域周长的,则下列结论正确的是( 

A.n=2,则所有粒子离开磁场时的速度方向相互平行

B.n=2,则粒子从P点进入磁场时的速率为

C.n=4,则粒子从P点进入磁场时的速率为

D.n=4,仅将磁场的磁感应强度大小由B减小到B时,则n的值变为2

 

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如图所示,等腰直角斜劈A的直角边靠在粗糙的竖直墙壁上,一根不可伸长的轻绳一端固定在竖直墙上,另一端与半径不可忽略的光滑球B连接。轻绳与水平方向成30°角,现将轻绳上端点沿竖直墙缓慢向上移动,A始终处于静止状态。则( 

A.绳上拉力先减小后增大

B.竖直墙对A的摩擦力先减小后增大

C.竖直墙对A的摩擦力可能为零

D.竖直墙对A的支持力逐渐减小

 

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猴年刚刚离去,可猴子一直是人们最喜爱的逗趣小动物,某动物园里质量为m的小猴子抓住一端固定的轻绳,从猴山上跟轻绳的固定端O点同一高度处摆下,已知绳长为L,如图所示。在小猴子到达竖直状态时放开绳索,猴子水平飞出。绳子的固定端O点到地面的距离为2L。不计轻绳的质量和空去阻力,小猴子可看成质点,重力加速度大小为g,则( 

A.猴子做圆周运动的过程中,合力冲量的大小为m

B.小猴子摆到最低点抛出前,猴子对绳的拉力大小为mg

C.小猴子的落地点离绳的固定端的水平距离为2L

D.小猴子落地时重力的功率大小为2mg

 

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