當(dāng)前位置： 2023-2024學(xué)年天津市武清區(qū)楊村一中高三（上）開學(xué)物理試卷> 試題詳情

隨著超導(dǎo)材料性能不斷提高和完善，科學(xué)家們正在積極開展高溫超導(dǎo)應(yīng)用技術(shù)的研究，其中誕生了一個(gè)重要領(lǐng)域的研究應(yīng)用——高溫超導(dǎo)磁懸浮列車技術(shù)。作為革命性的技術(shù)創(chuàng)造，高溫超導(dǎo)磁懸浮列車技術(shù)在我國(guó)已有相關(guān)研究最新進(jìn)展。
圖（甲）是磁懸浮實(shí)驗(yàn)車與軌道示意圖，圖（乙）是固定在車底部金屬框abcd（車廂與金屬框絕緣）與軌道上運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的示意圖。水平地面上有兩根很長(zhǎng)的平行直導(dǎo)軌PQ和MN，導(dǎo)軌間有豎直（垂直紙面）方向等間距的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₁和B₂，二者方向相反。車底部金屬框的ad邊寬度與磁場(chǎng)間隔相等，當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₁和B₂同時(shí)以恒定速度v₀沿導(dǎo)軌方向向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框會(huì)受到磁場(chǎng)力，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)車沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。設(shè)金屬框垂直導(dǎo)軌的ab邊長(zhǎng)L=0.20m、總電阻R=1.6Ω，實(shí)驗(yàn)車與線框的總質(zhì)量m=2.0kg,磁場(chǎng)B₁=B₂=1.0T，磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度v₀=10m/s,已知懸浮狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到恒定的阻力f=0.20N。

（1）設(shè)t=0時(shí)刻，實(shí)驗(yàn)車的速度為零，求金屬框的受到磁場(chǎng)力F的大小和方向；
（2）求實(shí)驗(yàn)車的最大速率v_m；
（3）實(shí)驗(yàn)車以最大速度做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，為維持實(shí)驗(yàn)車運(yùn)動(dòng)，求外界在單位時(shí)間內(nèi)需提供的總能量E。

【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題；導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；電磁感應(yīng)過程中的動(dòng)力學(xué)類問題；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/8/8 8:0:9組卷：53引用：1難度：0.2

相似題

1．如圖所示，水平的平行虛線間距為d,中間有沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)阻值為R的正方形金屬線圈邊長(zhǎng)l＜d,線圈質(zhì)量為m,線圈在磁場(chǎng)上方某一高度處由靜止釋放，保持線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，其下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)和剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度相等，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g,則（　?。?

A．線圈進(jìn)，出磁場(chǎng)過程中感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向

B．線圈下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度最小

C．線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱之和為mg（d+l）

D．線圈在進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱之和為2mgd

發(fā)布：2024/10/18 0:0:1組卷：189引用：3難度：0.5

解析

2．如圖所示，足夠長(zhǎng)的傾角θ=37°平行金屬導(dǎo)軌間距L=1m,在水平虛線的上方導(dǎo)軌光滑，且有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₁，水平虛線下方導(dǎo)軌粗糙，且有平行于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₂，且B₁=B₂=1T。質(zhì)量均為m=0.1kg,電阻均為R=1Ω的導(dǎo)體棒ab、cd垂直放置在導(dǎo)軌上，開始時(shí)給兩導(dǎo)體棒施加約束力使它們靜止在斜面上，現(xiàn)給ab棒施加沿斜面向上的拉力F，同時(shí)撤去對(duì)兩導(dǎo)體棒的約束力，使ab沿斜面向上以a=1m/s²的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，cd棒沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。已知導(dǎo)軌和cd棒之間的摩擦因數(shù)為0.5，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，g=10m/s²，sin37°=0.6；cos37°=0.8，求：?
（1）當(dāng)cd棒向下運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到最大時(shí)，ab棒此時(shí)受到的拉力大小和速度大??；
（2）當(dāng)回路中的瞬時(shí)電功率為2W時(shí)，在此過程中，通過ab棒橫截面的電量；
（3）已知當(dāng)cd棒速度最大時(shí)，拉力F做功0.3J，求ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱。
發(fā)布：2024/10/18 0:0:1組卷：94引用：3難度：0.3
解析
3．如圖所示，平行光滑金屬導(dǎo)軌M₁N₁和M₂N₂與水平面的夾角為37°，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，放置于水平面內(nèi)的n匝圓形金屬線圈半徑為d；導(dǎo)軌M₁端和M₂端用導(dǎo)線與圓形線圈相連；質(zhì)量為m的金屬棒CD跨接在兩平行導(dǎo)軌上并與兩導(dǎo)軌垂直。兩平行導(dǎo)軌間CD所在區(qū)域有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B₀，圓形線圈所在位置有豎直向上的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)隨時(shí)間按，B=kt的規(guī)律均勻變化，使CD棒始終保持靜止。若金屬棒CD電阻為R，金屬圓形線圈電阻為r,其余電阻不計(jì)，取sin37°=0.6，重力加速度為g。求：
（1）CD中電流的大小和方向；
（2）CD棒的質(zhì)量。
發(fā)布：2024/10/17 0:0:1組卷：21引用：1難度：0.5
解析

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