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2021年北京市高考物理壓軸試卷
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試題詳情
某研學小組設(shè)計了一個輔助列車進站時快速剎車的方案。如圖所示,在站臺軌道下方埋一勵磁線圈,通電后形成豎直方向的磁場(可視為勻強磁場)。在車身下方固定一矩形線框,利用線框進入磁場時所受的安培力,輔助列車快速剎車。
已知列車的總質(zhì)量為m,車身長為s,線框的短邊ab和cd分別安裝在車頭和車尾,長度均為L(L小于勻強磁場的寬度),整個線框的電阻為R.站臺軌道上勻強磁場區(qū)域足夠長(大于車長s),車頭進入磁場瞬間的速度為v
0
,假設(shè)列車停止前所受鐵軌及空氣阻力的合力恒為f。已知磁感應(yīng)強度的大小為B,車尾進入磁場瞬間,列車恰好停止。
(1)求列車車頭剛進入磁場瞬間線框中的電流大小I和列車的加速度大小a;
(2)求列車從車頭進入磁場到停止所用的時間t;
(3)請你評價該設(shè)計方案的優(yōu)點和缺點。(優(yōu)、缺點至少各寫一條)
【考點】
導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
;
牛頓第二定律的簡單應(yīng)用
;
安培力的計算公式及簡單應(yīng)用
;
閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達式
;
動量定理的內(nèi)容和應(yīng)用
.
【答案】
見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0
組卷:122
引用:3
難度:0.5
相似題
1.
如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,存在著兩個磁感應(yīng)強度大小均為B的勻強磁場,方向一個垂斜面向上,另一個垂直斜面向下,寬度均為L,一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為L的正方形金屬線框以速度v剛進入上邊磁場時,恰好做勻速直線運動,當ab到達gg′與ff′中點時又恰勻速,已知重力加速度為g,則( ?。?/h2>
A.當ab邊剛越過ff′時線框的加速度大小為2gsinθ,方向沿斜面向上
B.當ab邊剛越過ff′時線框的加速度大小為3gsinθ,方向沿斜面向下
C.線框從開始進入磁場到ab邊到達gg'與ff′中點時產(chǎn)生的熱量為
3
2
mgLsinθ+
15
32
mv
2
D.從ab越過ff′邊界到線框再做勻速直線運動所需的時間t=
1
mgsinθ
(
2
B
2
L
3
R
-
3
4
mv)
發(fā)布:2024/11/6 15:0:1
組卷:517
引用:4
難度:0.4
解析
2.
我國成功建造了世界首個將電磁推動和磁懸浮兩者結(jié)合的高速實驗設(shè)施—“電磁撬”,它能夠?qū)嵓壔蛞陨系奈矬w加速到1030km/h。如圖,兩根金屬導(dǎo)軌ab和a
1
b
1
,固定在同一水平面內(nèi)且相互平行,足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方,S極位于兩導(dǎo)軌的正下方,一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直。不計金屬導(dǎo)軌的電阻和摩擦。現(xiàn)保持其它量不變,僅做以下改變,接通電源后,導(dǎo)體棒在軌道上運動的加速度將增大的是( )
A.將電磁鐵磁性增強
B.滑動變阻器滑片向右滑動
C.換一根材料、橫截面積均相同但較短點的導(dǎo)體棒
D.換一根材料、長度均相同但橫截面積較大的導(dǎo)體棒
發(fā)布:2024/11/4 18:0:2
組卷:44
引用:2
難度:0.5
解析
3.
如圖所示,足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面內(nèi),勻強磁場垂直導(dǎo)軌所在的平面。金屬棒AC與導(dǎo)軌垂直且接觸良好?,F(xiàn)將導(dǎo)軌接上電阻R,導(dǎo)軌和金屬棒的電阻忽略不計,則金屬棒AC由靜止釋放后( )
A.金屬棒所受安培力的最大值與其重力大小相等
B.電流方向沿棒由C指向A
C.在金屬棒加速下落的過程中,金屬棒減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為在電阻上產(chǎn)生的熱量
D.金屬棒達到穩(wěn)定速度后的下落過程中,金屬棒的機械能守恒
發(fā)布:2024/11/7 17:30:2
組卷:164
引用:4
難度:0.6
解析
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