磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为,金属框置于xOy平面内,长边MN长为
平行于y轴,宽为
的NP边平行于x轴,如图5-1所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度
沿Ox方向按正弦规律分布,其空间周期为
,最大值为
,如图5-2所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度
沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内,MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶,某时刻速度为
(
)。
(1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理;
(2)为使列车获得最大驱动力,写出MN、PQ边应处于磁场中的什么位置及与d之间应满足的关系式;
(3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为时驱动力的大小。
在“描绘电场等势线”的实验中,有同学想模拟负点电荷附近电场在一个平面上的等势线,他在木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸,并用图钉固定,然后在导电纸中央平放上一个小圆柱形电极A,如图所示。则通电时应将电极A接在电源的(选填“正极”或“负极”),本实验还需要一个电极(请写出形状)连接电源。
左图为在暗室中观察肥皂薄膜干涉的实验装置,灯芯上洒有食盐的酒精灯发出黄色火焰,在图示的情况下,从肥皂薄膜的(选填“右面”或“左面”)观察时,可看到黄黑相间的(选填“水平”、“竖直”或“倾斜”)干涉条纹。当用白光照射肥皂薄膜时,可观察到(选填“黑白”或“彩色”)的干涉条纹。
(共20分)
(1)为解决楼道的照明,在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接,当楼道内有人走动而发出声响时,电灯即被接通电源而发光,这种传感器输入的是信号,经过传感器转换后,输出的是信号。
(2)某同学设计了一个测定滑块与木板问动摩擦因数的实验。装置如图1所示,其中M为滑块,m和m′是质量可调的片码,细绳和滑轮的质量都可以忽略不计。实验过程中,该同学在片码总质量m+ m′=m0保持不变的条件下,改变m和m′的大小,测出不同,m下系统的加速度,然后通过实验数据的分析就可以求出滑块和木板间的动摩擦因数。
①在实验器材方面,该同学选择了打点计时器、每片质量为150g的片码总共10片、滑块、木板、滑轮各一个、细线若干。,除此以外根据本实验所要测量的物理量,你认为除了该同学已选择的仪器以外,在下列备选仪器中还需要:(填写字母代号即可)。
A:秒表 B:毫米刻度尺 C:学生用直流电源 D:学生用交流电源
②以下是为了测量滑块的加速度,由实验得来的一条纸带。从比较清晰的O点开始,该同学每数5个点做为一个汁数点,它们分别为:A、B、C、D、E、F等,测量出各相邻计数点之间的距离,如图2所示。根据这条纸带,求出这次实验时滑块的加速度为:
m/s2(结果保留到小数点后两位)。
③在实验的数据处理过程中,该同学以片码m的质量为横轴,以系统的加速度a为纵轴,绘制了如下图3所示的实验图线。
理论和实验均已证明,在滑动的条件下,a和m是一次函数关系,即可以写成:
。a=km+c(式中的k和c为常数)的形式。那么,本实验中的常数具体表达式因数肚:k=,c=;结合本实验图线得出的滑块与木板问的动摩擦因数μ=。
一位电工师傅为准确测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率,他截取了一段长
为L的电线,并用螺旋测微器测得其直径为D,用多用电表测其电阻发现小于1Ω;
为了尽可能的提高其测量精度,他从下列器材中挑选了一些元件,设计了电路,重
新测量这段导线的电阻.
A.电源E:电动势约为3.0V,内阻不计;
B.电压表:量程为0~3V,内阻约2kΩ;
C.电压表:量程0~15V、内阻约为6kΩ;
D.电流表:量程为0~0.6A,内阻约1Ω;
E.电流表:量程为0~3.0A、内阻约0.1Ω
F.滑动变阻器:最大阻值10Ω,额定电流2.0A;
G.滑动变阻器:最大阻值1kΩ,额定电流1.0A;
H.开关S一个,导线若干.
(1)实验时电压表选_▲__;电流表选_▲_;滑动变阻器选_▲__(填符号);
(2)请设计合理的测量电路,把电路图画在方框内,在图中注明元件符号;
(3)请你按照设计的电路,在实物图中用笔画线代替导线连接元件.
(1)用游标为50分度的卡尺测量一工件的直径,测量结果如图所示,此工件的直径为__▲_cm.
(2)某课外兴趣小组在研究“恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中使用了如下实验装置:
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(a)该小组同学实验时在安装正确,操作规范的前提下(已平衡摩擦力),用钩码的
重力表示小车受到的合外力,为减小由此带来的系统误差,钩码的质量和小车
的总质量之间需满足的条件是:▲;
(b)实验时,小车由静止开始释放,已知释放时钩码底端离地高度为H,现测出的
物理量还有:小车由静止开始起发生的位移s(s<H)、小车发生位移s时的速
度大小v,钩码的质量m,小车的总质量M,设重力加速度为g,则实际测量出
的恒力的功mgs将▲(选填“大于”、“小于”或“等于”)小车动能的
变化;若用该实验装置验证系统机械能守恒定律,即需验证关系式▲
成立;
(c)在上述实验中打点计时器使用的交流电频率为50Hz,实验中某段纸带的打点记
录如图所示,则小车运动的加速度大小为__▲__m/s2(保留3位有效数字).
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