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题文

磁悬浮列车是一种高速运载工具,它由两个系统组成。一是悬浮系统,利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力。另一是驱动系统,即利用磁场与固定在车体下部的感应金属线圈相互作用,使车体获得牵引力,图22就是这种磁悬浮列车电磁驱动装置的原理示意图。即在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN,轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2,且B1和B2的方向相反,大小相等,即B1=B2=B。列车底部固定着绕有N匝闭合的矩形金属线圈abcd(列车的车厢在图中未画出),车厢与线圈绝缘。两轨道间距及线圈垂直轨道的ab边长均为L,两磁场的宽度均与线圈的ad边长相同。当两磁场Bl和B2同时沿轨道方向向右运动时,线圈会受到向右的磁场力,带动列车沿导轨运动。已知列车车厢及线圈的总质量为M,整个线圈的总电阻为R。
(1)假设用两磁场同时水平向右以速度v0作匀速运动来起动列车,为使列车能随磁场运动,列车所受的阻力大小应满足的条件;
(2)设列车所受阻力大小恒为f,假如使列车水平向右以速度v做匀速运动,求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量;
(3)设列车所受阻力大小恒为f,假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来起动列车,当两磁场运动的时间为t1时,列车正在向右做匀加速直线运动,此时列车的速度为v1,求两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间t0

科目 物理   题型 计算题   难度 中等
知识点: 研究电磁感应现象
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质量为0.1kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的v﹣t图象如图所示.球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的.设球受到的空气阻力大小恒为f,取g=10m/s2,求:

(1)弹性球受到的空气阻力f的大小;
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.

如图所示,质量为m=245g的物块(可视为质点)放在质量为M=0.5kg的木板左端,足够长的木板静止在光滑水平面上,物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.4,质量为m0=5g的子弹以速度v0=300m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短),子弹射入后,g取10m/s2,求:

(Ⅰ)物块相对木板滑行的时间;
(Ⅱ)物块相对木板滑行的位移.

如图所示,在空间建立O﹣xyz坐标系,水平向右为x轴正方向,竖直向上为y轴正方向,垂直纸面向外为z轴的正方向(图中未画出).一个放射源放在x轴上A点(﹣2a,0),它能持续放出质量为m,带电量为+q,速度大小为v0的粒子,粒子射出方向与x轴夹角可调节,在第二象限区域外加场的作用下,粒子射出后总由y轴上C点(0,3a,0)以垂直于y轴的方向射入第一象限.而在y轴右侧相距为a处有与x轴垂直的足够大光屏PQ,y轴和光屏PQ间同时存在垂直纸面向外、大小为E0的匀强电场以及大小为B0=的匀强磁场,不计粒子的重力.

(1)若在第二象限整个区域仅存在沿﹣y轴方向的匀强电场,求该电场的场强E;
(2)若在第二象限整个区域仅存在垂直纸面的匀强磁场,求磁感应强度B;
(3)在上述两种情况下,粒子最终打在光屏上的位置坐标.

在风洞实验室中进行如图所示的实验.在倾角为37°的固定斜面上,有一个质量为1kg的物块,在风洞施加的水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,经过1.2s到达B点时立即关闭风洞,撤去恒力F,物块到达C点是速度变为零,通过速度传感器测得这一过程中物块每隔0.2s的瞬时速度,表给出了部分数据:

t/s
0.0
0.2
0.4
0.6

1.4
1.6
1.8

v/(m•s﹣1
0.0
1.0
2.0
3.0

4.0
2.0
0.0

已知sin37°=0.6,con37°=0.8,g取10m/s2求:
(1)A、C两点间的距离
(2)水平恒力F的大小.

一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,矩形区域的左边界ad宽为L,现从ad中点O垂直于磁场射入一带电粒子,速度大小为v0方向与ad边夹角为30°,如图所示.已知粒子的电荷量为q,质量为m(重力不计).

(1)若粒子带负电,且恰能从d点射出磁场,求v0的大小;
(2)若粒子带正电,使粒子能从ab边射出磁场,求v0的取值范围以及该范围内粒子在磁场中运动时间t的范围.

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