7、超導(dǎo)磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁作用使列車車體向上浮起,同時(shí)通過周期性地變換磁極方向而獲得推進(jìn)動(dòng)力的新型交通工具.其推進(jìn)原理可以簡化為如圖6所示的模型:在水平面上相距L的兩根平行直導(dǎo)軌問,有豎直方向等距離分布的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2,且B1=B2=B,每個(gè)磁場(chǎng)的寬都是ι,相間排列,所有這些磁場(chǎng)都以速度V向右勻速運(yùn)動(dòng).這時(shí)跨在兩導(dǎo)軌間的長為L、寬為ι的金屬框abcd(懸浮在導(dǎo)軌上方)在磁場(chǎng)力作用下也將會(huì)向右運(yùn)動(dòng).設(shè)金屬框的總電阻為R,運(yùn)動(dòng)中所受到的阻力恒為f,則金屬框的最大速度可表示為( C ).
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圖7
A、
B、
C、
D、![]()
6、如圖6所示,有兩根和水平方向成a角的光滑平行的金屬軌道,上端接有可變電阻R,下端足夠長,空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下,經(jīng)過足夠長的時(shí)間后,金屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度Vm ,則( BC ).
A.如果B增大,Vm將變大 B.如果a變大, Vm將變大
C.如果R變大,Vm將變大 D.如果M變小,Vm將變大
5、如圖所示,一閉合線圈從高處自由落下,穿過一個(gè)有界的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)(磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直),線圈的一個(gè)邊始終與磁場(chǎng)區(qū)的邊界平行,且保持豎直的狀態(tài)不變.在下落過程中,當(dāng)線圈先后經(jīng)過位置I、Ⅱ、Ⅲ時(shí),其加速度的大小分別為a1、a2、a3( B ).
A. a1<g,a2=g,a3<g B.a(chǎn)l<g,a2<g,a3<g
C. a1<g,a2=0,a3=g D.a(chǎn)1<g,a2>g,a3<g
圖5 圖6
4、如圖4所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于軌道平面傾斜向下,當(dāng)磁場(chǎng)從零均勻增大時(shí),金屬桿ab始終處于靜止?fàn)顟B(tài),則金屬桿受到的靜摩擦力將( D ).
A.逐漸增大
B.逐漸減小
C.先逐漸增大,后逐漸減小
D.先逐漸減小,后逐漸增大
圖4
3、
如圖3所示,豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abed構(gòu)成回路,導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),螺線管下方水平面桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán).導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度按圖1 5-11中哪一圖線所表示的方式隨時(shí)問變化時(shí),導(dǎo)體圓環(huán)將受到向上的磁場(chǎng)力作用?( A
).
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圖3 A B C D
2、如圖2所示·兩條水平虛線之間有垂直于紙面向里、寬度為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).質(zhì)量為m、電阻為R的正方形線圈邊長為L(L<d),線圈下邊緣到磁場(chǎng)上邊界的距離為h.將線圈由靜止釋放,其下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)和剛穿出磁場(chǎng)時(shí)刻的速度都是v0在整個(gè)線圈穿過磁場(chǎng)的全過程中(從下邊緣進(jìn)入磁場(chǎng)到上邊緣穿出磁場(chǎng)),下列說法中正確的是( D ).
A·線圈可能一直做勻速運(yùn)動(dòng)
B.線圈可能先加速后減速
C.線圈的最小速度一定是mgR/B2 L2
D.線圈的最小速度一定是
1、.如圖l,ab和cd是位于水平面內(nèi)的平行金屬軌道,其電阻可忽略不計(jì).a(chǎn)f之間連接一阻值為R的電阻.ef為一垂直于ab和cd的金屬桿,它與ab和cd接觸良好并可沿軌道方向無摩擦地滑動(dòng).ef長為l,電阻可忽略.整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于圖中紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,當(dāng)施外力使桿ef以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),桿ef所受的安培力為( A ).
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圖1 圖2
8.解析:(1)U形框向右運(yùn)動(dòng)時(shí),NQ邊相當(dāng)于電源,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv0,當(dāng)如圖乙所示位置時(shí),方框bd之間的電阻為![]()
U形框連同方框構(gòu)成的閉合電路的總電阻為![]()
閉合電路的總電流為![]()
根據(jù)歐姆定律可知,bd兩端的電勢(shì)差為:Ubd=![]()
方框中的熱功率為:![]()
(2)在U形框向右運(yùn)動(dòng)的過程中,U形框和方框組成的系統(tǒng)所受外力為零,故系統(tǒng)動(dòng)量守恒,設(shè)到達(dá)圖示位置時(shí)具有共同的速度v,根據(jù)動(dòng)量守恒定律
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根據(jù)能量守恒定律,U形框和方框組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能等于在這一過程中兩框架上產(chǎn)生的熱量,即
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(3)設(shè)U形框和方框不再接觸時(shí)方框速度為v1, u形框的速度為v2:,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,有3mv=4mvI+3mv2……兩框架脫離以后分別以各自的速度做勻速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t方框最右側(cè)和U形框最左側(cè)距離為s,即(v2-v1)t=s聯(lián)立以上兩式,解得
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7.解析:(1)撤去F之前,設(shè)通過電阻R的電流為I,則金屬桿受到的安培力大小F安=BIL=F.撤去F之后,由P=I2R知,當(dāng)電阻R上消耗的電功率為P/4時(shí),通過R的電流I'=I/2,則金屬桿受到的安培力F’安=BI'L=F/2,方向水平向左,由牛頓第二定律得,
.方向水平向左.
(2)撤去F后,金屬桿在與速度方向相反的安培力作用下,做減速運(yùn)動(dòng)直到停下。設(shè)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬桿的速度為v,則I2(R+r)=Fv,又P=I2R,解得
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由能量守恒可得,撤去F后,整個(gè)電路產(chǎn)生的熱量
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則電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱
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6.答案:4;0.28;0.08
解析:F安=(M-m)g,轉(zhuǎn)化的內(nèi)能=F安L
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