【題目】高頻焊接是一種常用的焊接方法,圖甲是焊接的原理示意圖.將半徑為r=10 cm的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中,然后在線圈中通以高頻變化電流,線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,t=0時刻磁場方向垂直線圈所在平面向外.工件非焊接部分單位長度上的電阻R0=1.0×10-3Ω·m-1,焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍,焊接的縫寬非常小,不計溫度變化對電阻的影響.
(1) 在圖丙中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的it圖象(以逆時針方向電流為正),并寫出必要的計算過程;
(2) 求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的有效值;
(3) 求t=0.30 s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱.
【答案】(1) (2) 816A. (3) 1.13×103J.
【解析】
(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律為求出感應(yīng)電動勢,由歐姆定律求出感應(yīng)電流.畫出電流圖象.
(2)根據(jù)電流的熱效應(yīng),求出此電流在一個周期通過阻值為R的電阻產(chǎn)生的熱量,與直流相比較,求出有效值.
(3)求解出焊接處電阻值,根據(jù)焦耳定律求出熱量.
(1) 環(huán)形金屬工件電阻為R=2πrR0+9×2πrR0=20πrR0=6.28×10-3Ω
在0~時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢為
E=·πr2=6.28V
電流為I==1.0×103A
由楞次定律得到電流方向逆時針,I-t關(guān)系圖象如圖所示:
(2) 在同一個周期內(nèi)
解得I有效=A=816A.
(3) 在t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2有效R′t
而R′=9×2πrR0=5.65×10-3Ω
解得Q=I2有效R′t=1.13×103J.
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【題目】如圖所示,地球和行星繞太陽做勻速圓周運動,且此時行星、地球、太陽三者共線地球和行星做勻速圓周運動的半徑、之比為::4,不計地球和行星之間的相互影響下列說法正確的是
A. 行星繞太陽做圓周運動的周期為8年
B. 地球和行星的線速度大小之比為1:2
C. 至少經(jīng)過年,地球位于太陽和行星連線之間
D. 經(jīng)過相同時間,地球和行星半徑掃過的面積之比為1:2
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【題目】如圖所示為電子發(fā)射器原理圖,M處是電子出射口,它是寬度為d的狹縫.D為絕緣外殼,整個裝置處于真空中,半徑為a的金屬圓柱A可沿半徑向外均勻發(fā)射速率為v的電子;與A同軸放置的金屬網(wǎng)C的半徑為2a.不考慮A、C的靜電感應(yīng)電荷對電子的作用和電子之間的相互作用,忽略電子所受重力和相對論效應(yīng),已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e.
(1)若A、C間加速電壓為U,求電子通過金屬網(wǎng)C發(fā)射出來的速度大小vC;
(2)若在A、C間不加磁場和電場時,檢測到電子從M射出形成的電流為I,求圓柱體A在t時間內(nèi)發(fā)射電子的數(shù)量N.(忽略C、D間的距離以及電子碰撞到C、D上的反射效應(yīng)和金屬網(wǎng)對電子的吸收)
(3)若A、C間不加電壓,要使由A發(fā)射的電子不從金屬網(wǎng)C射出,可在金屬網(wǎng)內(nèi)環(huán)形區(qū)域加垂直于圓平面向里的勻強磁場,求所加磁場磁感應(yīng)強度B的最小值.
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【題目】地面上有一個半徑為R的圓形跑道,高為h的平臺邊緣上的P點在地面上P′點的正上方,P′與跑道圓心O的距離為L(L>R),如圖所示。跑道上有一輛以周期T=順時針勻速運動的小車,現(xiàn)從P點水平拋出一小沙袋,使其落入位于B點時的小車中(沙袋所受空氣阻力不計)。則下列說法正確的是( )
A. 小車運動到D點時以初速度v0=拋出沙袋
B. 小車運動到C點時以初速度v0=拋出沙袋
C. 小車運動到C點時以初速度v0=拋出沙袋
D. 小車運動到D點時以初速度v0=拋出沙袋
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【題目】兩個質(zhì)量、帶電量絕對值均相同的粒子a、b,以不同的速率沿AO方向射入圓形勻強磁場區(qū)域,其運動軌跡如圖(虛線AB弧長等于磁場圓周長的,虛線AC弧長等于磁場圓周長的),不計粒子重力。則下列說法正確的是( )
A. a、b粒子在磁場中的運動時間之比
B. a粒子帶正電,b粒子帶負(fù)電
C. a、b粒子的速度之比
D. a、b粒子在磁場中的半徑
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【題目】下列說法正確的是
A. 若某種材料的逸出功是W,則其極限頻率
B. 當(dāng)氫原子從的狀態(tài)躍遷到的狀態(tài)時,發(fā)射出光子
C. 衰變?yōu)?/span>要經(jīng)過4次衰變和6次衰變
D. 中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核時吸收能量
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【題目】半徑為r和2r的同心圓形軌道固定在同一水平面內(nèi),一長為r,電阻為R的均勻直導(dǎo)體棒AB置于圓軌道上面,BA的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示,整個裝置位于一勻強磁場中,磁感應(yīng)強度的大小為B,方向豎直向下。在兩環(huán)之間接阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸,不計導(dǎo)軌電阻。以下說法正確的是( )
A. 金屬棒中電流從A流向B
B. 金屬棒兩端電壓為Bωr2
C. 電容器的M板帶負(fù)電
D. 電容器所帶電荷量為CBωr2
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【題目】如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xoy,在第二象限內(nèi)有平行于y軸的勻強電場,電場強度的大小為E,電場強度方向沿y軸正方向;在第三象限的正三角形PMN區(qū)域內(nèi)有勻強磁場,方向垂直于xoy平面向外,正三角形邊長為L,且PN邊與y軸平行,F(xiàn)有一重力不計帶負(fù)電的粒子,從y軸上的A點,以大小v0的速度沿x軸負(fù)方向射入電場,通過電場后從x軸負(fù)方向上的P點進(jìn)入第三象限,且速度與x軸負(fù)方向夾角為,又經(jīng)過磁場后從y軸負(fù)方向進(jìn)入第四象限,且速度與y軸負(fù)方向夾角為 (已知+=, OP=2AO=4h).求:
(1)帶電粒子的比荷 =?
(2)粒子到達(dá)P點時速度的大小和=?
(3)PMN區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B的最小值;(以上3小題答案均用E、h、L、v0等表示)
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【題目】質(zhì)量為m、速度為v的A球跟質(zhì)量為2m的靜止的B球發(fā)生正碰。碰撞可能是彈性的,也可能是非彈性的,因此碰撞后B球的速度可能值為
A. B. C. D.
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