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某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起,同时通过周期性地变换...

某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起,同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力.其推进原理可以简化为如图所示的模型:在水平面上相距b的两根平行直导轨间,有竖直方向等距离分布的方向相反的匀强磁场,且,每个磁场分布区间的长都是a,相间排列,所有这些磁场都以速度向右匀速平动.这时跨在两导轨间的长为a宽为b的金属框MNQP(悬浮在导轨正上方)在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为R,运动中所受到的阻力恒为f,求:

1)列车在运动过程中金属框产生的最大电流;

2)列车能达到的最大速度;

3)在(2)情况下每秒钟磁场提供的总能量.

 

(1)(2)(3) 【解析】 (1)列车起动时金属框产生的电流最大,设为, 电动势为:E=2Bbv 则最大电流为:; (2)分析列车受力可得列车运动的加速度:,当列车速度增大时,安培力F变小,加速度变小,当时,列车速度达到最大,有: 即 , 解得:; (3)由能的转化和守恒,磁场提供的能量一部分转化为电路中的电能进一步转变为回路的焦耳热,另一部分克服阻力f做功,单位时间内的焦耳热为:最大速度匀速运动时,磁场力等于阻力:, 可得阻力做功的功率为: , 解得:.  
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考点分析:
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质谱仪可用来对同位素进行分析,其主要由加速电场和边界为直线PQ的匀强偏转磁场组成,如图甲所示。某次研究的粒子束是氕核和氘核组成的,粒子从静止开始经过电场加速后,从边界上的O点垂直于边界进入偏转磁场,氕核最终到达照相底片上的M点,已知OM间的距离为d,氘核的质量为氕核质量的2倍,粒子的重力忽略不计,求:

(1)偏转磁场的方向(选答垂直纸面向外垂直纸面向里);

(2)本次研究的粒子在照相底片上都能检测到,照相底片的放置区域的长度L至少多大;

(3)若偏转磁场的区域为圆形,且与PQ相切于O点,如图乙所示,其他条件不变,要保证氘核进入偏转磁场后不能打到PQ边界上(PQ足够长),求磁场区域的半径R应满足的条件。

 

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一轻质弹簧水平放置,一端固定在A点,另一端与质量为m的小物块P接触但不连接。AB是水平轨道,质量也为m的小物块Q静止在B点,B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直,物块PAB间的动摩擦因数μ=0.5。初始时PB间距为4l,弹簧处于压缩状态。释放P,P开始运动,脱离弹簧后在B点与Q碰撞后粘在一起沿轨道运动,恰能经过最高点D,己知重力加速度g,求:

(1)粘合体在B点的速度;

(2)初始时弹簧的弹性势能。

 

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现测定长金属丝的电阻率,利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻,这段金属丝的电阻Rx 约为 100 Ω

电源E(电动势 10 V,内阻约为 10 Ω);

电流表A1(量程 0~250 mA,内阻 r1=20 Ω);

电流表A2(量程 0~300 mA,内阻约为 5 Ω);

滑动变阻器R1(最大阻值 10 Ω,额定电流 2 A);

滑动变阻器R2(最大阻值 1000 Ω,额定电流 1 A);

开关 S及导线若干。

①某同学根据题意设计了实验方案,滑动变阻器应该选择___________(填R1R2);

②请在方框中把实验电路图补充完整,并标明器材代号;

_____

③该同学测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式____

 

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如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。

为完成实验,还需要的实验器材有:____________________

实验中需要测量的物理量有:______________________

图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量xF­x图线,由此可求出弹簧的劲度系数为________ N/m

为完成该实验,设计的实验步骤如下:

A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(xF)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;

B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0

C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;

D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4……钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;

E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;

F.解释函数表达式中常数的物理意义;

G.整理仪器。

请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:_______________

 

 

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如图所示,直线上MN两点分别放置等量的异种电荷,AB是以M为圆心的圆上两点,且关于直线对称,C为圆与直线的交点。下列说法正确的是

A.AB两点的电场强度相同,电势不等

B.AB两点的电场强度不同,电势相等

C.C点的电势高于A点的电势

D.将正电荷从A沿劣弧移到B的过程中,电势能先增加后减少

 

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