各地最新物理試卷之壓軸題(4月15以后)

1.如圖所示,輕繩繞過輕滑輪連接著邊長為L的正方形導(dǎo)線框A1和物塊A2,線框A1的電阻為R,質(zhì)量為M,物塊A2的質(zhì)量為mM>m),兩勻強(qiáng)磁場區(qū)域I、II的高度也為L,磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,方向水平與線框平面垂直。線框ab邊距磁場邊界高度為h。開始時各段繩都處于伸直狀態(tài),把它們由靜止釋放,ab邊剛穿過兩磁場的分界線CC進(jìn)入磁場II時線框做勻速運(yùn)動。求:

   (1)ab邊剛進(jìn)入磁場I時線框A1的速度v1;

   (2)ab邊進(jìn)入磁場II后線框A1所受重力的功率P;

   (3)從ab邊剛進(jìn)入磁場II到ab邊剛穿出磁場II的過程中, 線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

答案:(1)由機(jī)械守恒:   ①  (3分)

       解得:                      ②   (1分)

       (2)設(shè)線框ab邊進(jìn)入磁場II時速度為,則線框中產(chǎn)生的電動勢:

                                        ③ (2分)

       線框中的電流                ④  (2分)

       線框受到的安培力      ⑤  (2分)

       設(shè)繩對A1、A2的拉力大小為T則:

       對A1T+F=Mg                          ⑥  (1分)

       對A2T=mg                             ⑦ (1分)

       聯(lián)立⑤⑥⑦解得:         ⑧(3分)

                      ⑨(1分)

   (3)從ab邊剛進(jìn)入磁場II到ab邊剛穿出磁場II的此過程中線框一直做勻速運(yùn)動,根據(jù)能量守恒得:              ⑩  (3分)

2.(18分)如圖所示,質(zhì)量M=0.40 kg的靶盒A位于光滑水平導(dǎo)軌上,開始時靜止在O點(diǎn),在O點(diǎn)右側(cè)有范圍很廣的“相互作用區(qū)域”,如圖中的虛線區(qū)域.當(dāng)靶盒A進(jìn)入相互作用區(qū)域時便有向左的水平恒力F=20 N作用.在P處有一固定的發(fā)射器B,它可根據(jù)需要瞄準(zhǔn)靶盒每次發(fā)射一顆水平速度v050 m/s、質(zhì)量m=0.10 kg的子彈,當(dāng)子彈打入靶盒A后,便留在盒內(nèi),碰撞時間極短.若每當(dāng)靶盒A停在或到達(dá)O點(diǎn)時,就有一顆子彈進(jìn)入靶盒A內(nèi).求:

(1)當(dāng)?shù)谝活w子彈進(jìn)入靶盒A后,靶盒A離開O點(diǎn)的最大距離;

(2)當(dāng)?shù)谌w子彈進(jìn)入靶盒A后,靶盒A從離開O點(diǎn)到又回到O點(diǎn)所經(jīng)歷的時間;

(3)當(dāng)?shù)?00顆子彈進(jìn)入靶盒時,靶盒已經(jīng)在相互作用區(qū)中運(yùn)動的時間總和.

答案:(1)設(shè)第一顆子彈進(jìn)入靶盒A后,子彈與靶盒的共同速度為v1.

根據(jù)碰撞過程系統(tǒng)動量守恒,有:mv0=(m+M)v1(2分)

設(shè)A離開O點(diǎn)的最大距離為s1,由動能定理有:-Fs1=0- (m+M)v12(2分)

解得:s1=1.25 m.(2分)

(2)根據(jù)題意,A在的恒力F的作用返回O點(diǎn)時第二顆子彈正好打入,由于A的動量與第二顆子彈動量大小相同、方向相反,故第二顆子彈打入后,A將靜止在O點(diǎn).設(shè)第三顆子彈打入A后,它們的共同速度為v3,由系統(tǒng)動量守恒得:mv0=(3m+M)v3(2分)

設(shè)A從離開O點(diǎn)到又回到O點(diǎn)所經(jīng)歷的時間為t,取碰后A運(yùn)動的方向為正方向,由動量定理得:-F=0-(3m+M)v3(2分)

解得:t=0.5 s.(2分)

(3)由(2)問可知,第1、3、5、…、(2n+1)顆子彈打入A后,A運(yùn)動時間均為t=0.5 s(3分)

故總時間t=50t=25 s.(3分)

 

3.(18分)如圖,在xOy平面內(nèi),MN和x軸之間有平行于y軸的勻強(qiáng)電場和垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場,y軸上離坐標(biāo)原點(diǎn)4L的A點(diǎn)處有一電子槍,可以沿+x方向射出速度為v0的電子(質(zhì)量為m,電荷量為e).如果電場和磁場同時存在,電子將做勻速直線運(yùn)動.如果撤去電場,只保留磁場,電子將從x軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)3L的C點(diǎn)離開磁場.不計重力的影響,求:

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場強(qiáng)度E的大小和方向;

(2)如果撤去磁場,只保留電場,電子將從D點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)離開電場,求D點(diǎn)的坐標(biāo);

(3)電子通過D點(diǎn)時的動能.

答案:(1)只有磁場時,電子運(yùn)動軌跡如圖1所示 (1分)

洛倫茲力提供向心力Bev0=m              (1分)

由幾何關(guān)系R2=(3L)2+(4L-R)2                       (2分)

求出B=,垂直紙面向里.                (1分)

電子做勻速直線運(yùn)動Ee=Bev0                          (1分)

求出E=沿y軸負(fù)方向                 (1分)

(2)只有電場時,電子從MN上的D點(diǎn)離開電場,如圖2所示(1分)

設(shè)D點(diǎn)橫坐標(biāo)為x x=v0t                                   (2分)

2L=                                              (2分)

求出D點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x=3.5L                       (1分)

縱坐標(biāo)為y=6L.                                         (1分)

(3)從A點(diǎn)到D點(diǎn),由動能定理Ee?2L=EkD-mv02           (2分)

求出EkD=mv02.                                       (2分)

 

 

4. (18分)如圖13所示,在一光滑水平的桌面上,放置一質(zhì)量為M,寬為L的足夠長“U”型框架,其ab部分電阻為R,框架其它部分的電阻不計。垂直框架兩邊放一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒cd,它們之間的動摩擦因數(shù)為μ,棒通過細(xì)線跨過一定滑輪與勁度系數(shù)為k的另一端固定的輕彈簧相連。開始彈簧處于自然狀態(tài),框架和棒均靜止,F(xiàn)在讓框架在大小為2μmg的水平拉力作用下,向右做加速運(yùn)動,引起棒的運(yùn)動可看成是緩慢的。水平桌面位于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。問:

(1)框架和棒剛開始運(yùn)動的瞬間,框架的加速度為多大?

(2)框架最后做勻速運(yùn)動(棒處于靜止?fàn)顟B(tài))時的速度多大?

(3)若框架通過位移S 后開始勻速,已知彈簧的彈性勢能的表達(dá)式為 k x(x為彈簧的形變量),則在框架通過位移 s 的過程中,回路中產(chǎn)生的電熱為多少?

.【解析】(1) 設(shè)水平拉力為F,則F=2μmg,對框架由牛頓第二定律:F-μmgMa , 解出。(6分)

(2) 設(shè)框架做勻速運(yùn)動的速度大小為v,則感應(yīng)電動勢  E=BLv , 回路中的電流  ,

對框架由力的平衡得, 聯(lián)立以上各式解出  (6分)

(3) 在框架滑過S的過程中,設(shè)產(chǎn)生的電熱為Ql ,摩擦生熱為Q2,

由功能關(guān)系, 其中,

在框架勻速后,對棒由力的平衡得 ,

聯(lián)立以上各式并結(jié)合,, 解出  。(6分)

【答案】(1) ;   (2) ; (3)

點(diǎn)評: 本題是一條學(xué)科內(nèi)綜合題, 同時又是一條新情景試題, 本題物理過程較復(fù)雜, 涉及彈性力、磁場力、摩擦力、牛頓第二定律、感應(yīng)電動勢、 全電路歐姆定律、功能關(guān)系、力的平衡等眾多知識點(diǎn), 考查考生多角度探究問題的能力。

解題關(guān)鍵:理清物理過程,分析各個物理過程中的受力時,不要漏掉力; 正確把握各個物理量的關(guān)系, 在各個過程中選用合適的規(guī)律求解.,特別要關(guān)注各個力所對應(yīng)的能量。

 

5、(15分)荷蘭科學(xué)家惠更斯在研究物體碰撞問題時做出了突出的貢獻(xiàn).惠更斯所做的碰撞實(shí)驗可簡化為:三個質(zhì)量分別為m、m、m的小球,半徑相同,并排懸掛在長度均為L的三根平行繩子上,彼此相互接觸,F(xiàn)把質(zhì)量為m的小球拉開,上升到H高處釋放,如圖所示,已知各球間碰撞時同時滿足動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律,且碰撞時間極短,H遠(yuǎn)小于L,不計空氣阻力。若三個球的質(zhì)量不同,要使球1與球2、球2與球3相碰之后,三個球具有同樣的動量,則mmm應(yīng)為多少?它們上升的高度分別為多少?

18、(15分)由題意知三球碰后的動量均相同,設(shè)為p,, 球2在與球3碰前具有動量2p,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,對于球2與球3碰撞的情況應(yīng)有:

                      2分

由此得:=3∶1                    2分

球1與球2碰前的動量為3p,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有:

                     2分

由此得:=2∶12分

從而可得:=6∶3∶1          2分

設(shè)三球碰后上升的高度分別為

球1碰前動能,又,∴        2分

球1碰后動能,∴       2分

從而可得:

同理可得:

                                                    3分

 

6. (18分)如圖13所示我國“嫦娥一號衛(wèi)星”從發(fā)射到進(jìn)入月球工作軌道的過程示 意圖。在發(fā)射過程中,經(jīng)過一系列的加速和變軌。衛(wèi)星沿繞地球“48h軌道”在抵達(dá)近地點(diǎn)P時,主發(fā)動機(jī)啟動,衛(wèi)星的速度在很短時間內(nèi)由v1提高于v2,進(jìn)入“地月轉(zhuǎn)移軌道”,開始了從地球向月球的飛越。在“地月轉(zhuǎn)移軌道上”經(jīng)過14小時飛行到達(dá)近月點(diǎn)Q時,需要及時制動使其成為月球衛(wèi)星。之后又在繞月球軌道上的近月點(diǎn)Q經(jīng)過兩次制動,最終進(jìn)入繞月球的圓形工作軌道I。已知“嫦娥一號衛(wèi)星”的質(zhì)量為mB。在繞月球的圓形工作軌道Ⅰ上運(yùn)動的周期為T,月球的半徑為r,月球的質(zhì)量為m,萬有引力恒量為G。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)求衛(wèi)星從“48h軌道”的近地點(diǎn)P進(jìn)入“地月轉(zhuǎn)移軌道”過程中主發(fā)動機(jī)對“嫦娥一號衛(wèi)星”做的功(不計地球引力做功和衛(wèi)星質(zhì)量變化);

   (2)求“嫦娥一號衛(wèi)星”在繞月球圓形工作軌道Ⅰ上運(yùn)動時距月球表面的高度;

   (3)理論證明:質(zhì)量為m的物體距月球無限遠(yuǎn)處無初速釋放,它在月球引力作用下運(yùn)動至月球中心的距離為r處的過程中,月球引力對物質(zhì)所做的功可表示為

W=Gm­­­m/r。為使“嫦娥一號衛(wèi)星”在近月點(diǎn)Q進(jìn)行第一次制動后能成為月球的衛(wèi)星,且與月球表面的距離不小于圓形工作軌道Ⅰ的高度,最終進(jìn)入圓形軌道Ⅰ,其第一次制動后的速度大小應(yīng)滿足什么條件?

答案 (18分)(1)根據(jù)動能定理,主發(fā)動機(jī)在“嫦娥一號衛(wèi)星”進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道過程中對衛(wèi)星做的功…………………………………………………4分

   (2)設(shè)“嫦娥一號衛(wèi)星”在圓軌道I上運(yùn)動時距月球表面的高度為h,根據(jù)萬有引力定律和向心力公式有

              ……………………………………………4分

       解得:……………………………………………………4分

   (3)設(shè)“嫦娥一號衛(wèi)星”在近月點(diǎn)時行第一次制動后,在繞月球軌道I上運(yùn)動的速度為u1, …………………………………………………………1分

        解得:………………………………………………………1分

              設(shè)“嫦娥一號衛(wèi)星”在通過近月點(diǎn)脫離月球引力的束縛飛離月球的速度為u2,根據(jù)機(jī)械能守恒定律

              ………………………………………………………1分

              解得:……………………………………………………1分

              所以“嫦娥一號衛(wèi)星”在近月點(diǎn)進(jìn)行制動后和速度u應(yīng)滿足的條件是:

              …………………………………………2分

 

7.(16分)如圖所示,光滑的平行金屬導(dǎo)軌CD與EF間距為L=1m,與水平夾角為θ=300,導(dǎo)軌上端用導(dǎo)線CE連接(導(dǎo)軌和連接線電阻不計),導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.1T、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中.一根電阻為R=lΩ 的金屬棒MN兩端有導(dǎo)電小輪擱在兩導(dǎo)軌上,棒上有吸水裝置P.取沿導(dǎo)軌向下為x軸正方向,坐標(biāo)原點(diǎn)在CE中點(diǎn).開始時棒處在x=0位置(即與CE重合),棒的起始質(zhì)量不計.當(dāng)棒自靜止起下滑時,便開始吸水,質(zhì)量逐漸增大,設(shè)棒質(zhì)量的增大與位移x的平方根成正比,即,k為一常數(shù),.求:

⑴猜測金屬棒下滑過程中做的是什么性質(zhì)的運(yùn)動,并加以證明.                       

⑵金屬棒下滑2 m位移時速度為多大?

⑶金屬棒下滑2 m位移過程中,流過棒的電荷量是多少?

 

 

 

 

 

 

17.⑴由于棒從靜止開始運(yùn)動,因此首先可以確定棒開始階段做加速運(yùn)動,然后通過受力分析,看看加速度可能如何變化?如圖2-2所示,棒在下滑過程中沿導(dǎo)軌方向有向下的重力分力mgsinθ和向上的安培力F.由于m隨位移x增大而增大,所以,mgsinθ是一個變力;而安培力與速度有關(guān),也隨位移增大而增大.如果兩個力的差值恒定,即合外力是恒力的話,棒有可能做勻加速運(yùn)動.不妨假設(shè)棒做的是勻加速運(yùn)動,且設(shè)下滑位移x時的加速度為ai,根據(jù)牛頓第二定律,有

                   圖22

安培力FILB,,所以,

有                  ①

假設(shè)棒做勻加速運(yùn)動.則瞬時速度 ,           

由于,代入后得到

       ②

消去后得到

       、

從上述方程可以看出ai的解是一個定值,與位移x無關(guān),這表明前面的假設(shè)成立.棒的運(yùn)動確實(shí)是勻加速運(yùn)動.若本問題中m不與成正比,代人牛頓第二定律方程后,不能消去,加速度ai就與x有關(guān),從而說明ai是一個變量,得到是一個不能白洽的結(jié)果,則表明前面的假設(shè)不能成立.

⑵為了求棒下滑2 m時的速度,應(yīng)先求出棒的加速度.將題目給出的數(shù)據(jù)代人③式得到

化簡有                、

,則④式可寫作

解得            a4.69m/s2

根據(jù)勻變速運(yùn)動規(guī)律,

⑶金屬棒下滑2m過程中,流過棒的電量可以用求解。

另一種解法是用求解。棒中瞬時電流。由于v是隨時間均勻增加的,所以電流也隨時間均勻增加,棒下滑2m位移所需時間為,在這段時間內(nèi)平均電流,所以,所得的結(jié)果與前面相同。

 

 

8.(16分)如圖甲所示,兩個幾何形狀完全相同的平行板電容器PQMN,水平置于水平方向的勻強(qiáng)磁場中(磁場區(qū)域足夠大),兩電容器極板的左端和右端分別在同一豎直線上,已知P、Q之間和M、N之間的距離都是d,極板本身的厚度不計,板間電壓都是U,兩電容器的極板長相等。今有一電子從極板PQ中軸線左邊緣的O點(diǎn),以速度v0沿其中軸線進(jìn)入電容器,并做勻速直線運(yùn)動,此后經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)又沿水平方向進(jìn)入到電容器MN之間,且沿MN的中軸線做勻速直線運(yùn)動,再經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)又通過O點(diǎn)沿水平方向進(jìn)入電容器PQ之間,如此循環(huán)往復(fù)。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e。不計電容之外的電場對電子運(yùn)動的影響。

   (1)試分析極板PQ、M、N各帶什么電荷?

   (2)求Q板和M板間的距離x ;

   (3)若只保留電容器右側(cè)區(qū)域的磁場,如圖乙所示。電子仍從PQ極板中軸線左邊緣的O點(diǎn),以速度v0沿原方向進(jìn)入電容器,已知電容器極板長均為。則電子進(jìn)入電容器MN時距MN中心線的距離?要讓電子通過電容器MN后又能回到O點(diǎn),還需在電容器左側(cè)區(qū)域加一個怎樣的勻強(qiáng)磁場?

解析:(1)電子受磁場力向下,則受電場力向上,所以P板帶正電,Q板帶負(fù)電

2分

同理可知,M板帶負(fù)電,N板帶正電                                 2分

   (2)電子在電容器中由平衡條件有:                       2分

電子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R,則:                1分

Q板和M板間的距離,應(yīng)滿足:               1分

   (3)電子離開電容器P、Q時的側(cè)移量為:  2分

,     2分                   

電子進(jìn)入電容器M、N之間的位置在中軸線以上y處。                   

電子進(jìn)入電容器M、N后,在電場力作用下作類拋體運(yùn)動,根據(jù)對稱性可知,電子在豎直方向上的位移為y,離開電容器MN的位置在中軸線以上2y處,速度大小為,方向與中軸線平行           

                              2分

 ,                       1分

方向垂直于紙面向里(水平)                              1分

 

 

9.(16分)磁懸浮列車是一種高速運(yùn)載工具。它具有兩個重要系統(tǒng):一是懸浮系統(tǒng),利用磁力使車體在導(dǎo)軌上懸浮起來;另一是驅(qū)動系統(tǒng),在沿軌道上安裝的三相繞組中,通上三相交流電,產(chǎn)生隨時間和空間做周期性變化的磁場,磁場與固連在車體下端的感應(yīng)金屬板相互作用,使車體獲得牽引力。

設(shè)圖中平面代表軌道平面,軸與軌道平行,現(xiàn)有一與軌道平面垂直的磁場正以速度方向勻速運(yùn)動,設(shè)在時,該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨空間位置x的變化規(guī)律為(式中B0、k為已知常量),且在y軸處,該磁場垂直平面指向紙里。與軌道平面平行的一金屬矩形框MNPQ處在該磁場中,已知該金屬框的MN邊與軌道垂直,長度為L,固定在y軸上,MQ邊與軌道平行,長度為d=,金屬框的電阻為R,忽略金屬框的電感的影響。求:

(1)       t=0時刻,金屬框中的感應(yīng)電流大小和方向;

(2)       金屬框中感應(yīng)電流瞬時值的表達(dá)式;

(3)       經(jīng)過時間,金屬框產(chǎn)生的熱量;

(4)       畫出金屬框受安培力F隨時間變化的圖象。

 

答案:(16分)(1)磁場向方向運(yùn)動,等效金屬框向方向運(yùn)動。

t=0時刻,金屬框產(chǎn)生的電動勢  (1分)      (2分)

電流的方向根據(jù)右手定則可知為   (1分)

(2)設(shè)經(jīng)過時間t,金屬框MN所在處磁場強(qiáng)度為B,

,得到電流瞬時值的表達(dá)式是:,是正弦式電流。(4分)

(3)   (4分)

(4)金屬框受安培力的方向始終向左。設(shè)經(jīng)過時間t,金屬框受到安培力為

由此可知:金屬框受到安培力F隨時間變化的圖象如下圖:  (4分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.(16分)如圖所示,由10根長度都是L的金屬桿,連接成一個“目”字型的矩形金屬框abcdefgha,放在紙面所在的平面內(nèi);有一個寬度也為L的勻強(qiáng)磁場,磁場邊界跟de桿平行,磁感強(qiáng)度的大小是B,方向垂直于紙面向里,金屬桿ef、fggh的電阻不計,其他各桿的電阻都為R,各桿端點(diǎn)間接觸良好,F(xiàn)在以速度v勻速把金屬框從磁場的左邊界向右拉,當(dāng)de桿剛進(jìn)入磁場時,開始計時,求:

(1)從開始計時到cf桿剛要進(jìn)入磁場的過程中,通過ah桿某一橫截面上的總電量。

(2)從開始計時到金屬框全部通過磁場的過程中,金屬框中電流所產(chǎn)生的總熱量。

 

 

 

 

 

 

 

 

答案:(1)de切割磁感線時,,ah中的電流,

  (2) cf切割磁感線時

 

11.(16分)在水平長直的軌道上,有一長度為L的平板車在外力控制下始終保持速度v0做勻速直線運(yùn)動.某時刻將一質(zhì)量為m的小滑塊輕放到車面的中點(diǎn),滑塊與車面間的動摩擦因數(shù)為μ.

(1)證明:若滑塊最終停在小車上,滑塊和車摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能與動摩擦因數(shù)μ無關(guān),是一個定值.

(2)已知滑塊與車面間動摩擦因數(shù)μ=0.2,滑塊質(zhì)量m=1kg,車長L=2m,車速v0=4m/s,取g=10m/s2,當(dāng)滑塊放到車面中點(diǎn)的同時對該滑塊施加一個與車運(yùn)動方向相同的恒力F,要保證滑塊不能從車的左端掉下,恒力F大小應(yīng)該滿足什么條件?

(3)在(2)的情況下,力F取最小值,要保證滑塊不從車上掉下,力F的作用時間應(yīng)該在什么范圍內(nèi)?

 

 

 

 

 

答案:(16分)(1)根據(jù)牛頓第二定律,滑塊相對車滑動時的加速度

                                                                  (1分)

       滑塊相對車滑動的時間                                                    (1分)

滑塊相對車滑動的距離                                          (1分)

滑塊與車摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能                                         (1分)

由上述各式解得  (與動摩擦因數(shù)μ無關(guān)的定值)    (1分)

(2)設(shè)恒力F取最小值為F1,滑塊加速度為a1,此時滑塊恰好到達(dá)車的左端,則

滑塊運(yùn)動到車左端的時間            ①   

由幾何關(guān)系有                 ②                                (1分)

由牛頓定律有               ③      &nbs

16.如圖所示的坐標(biāo)系,x軸沿水平方向,y軸沿豎直方向。在x軸上方空間的第一、第二象限內(nèi),既無電場也無磁場,在第三象限,存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場和垂直xy平面(紙面)向里的勻強(qiáng)磁場,在第四象限,存在沿y軸負(fù)方向、場強(qiáng)大小與第三象限電場場強(qiáng)相等的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電質(zhì)點(diǎn),從y軸上y = h處的P1點(diǎn)以一定的水平初速度沿x軸負(fù)方向進(jìn)入第二象限。然后經(jīng)過x軸上x = ? 2h處的P2點(diǎn)進(jìn)入第三象限,帶電質(zhì)點(diǎn)恰好能做勻速圓周運(yùn)動。之后經(jīng)過y軸上y = ? 2h處的P3點(diǎn)進(jìn)入第四象限。已知重力加速度為g。求:

                     h =     …………①(2分)

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                v0 =  …………………②(1分)

          vy = gt ……………………③(1分)

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              求出  v = …④(2分)

              方向與x軸負(fù)方向成45°角       (1分)

用其它方法求出正確答案的同樣給分。

   (2)帶電質(zhì)點(diǎn)從P2P3,重力與電場力平衡,洛倫茲力提供向心力

                            Eq = mg………………………………⑤(1分)

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                            Bqv = m…………………………⑥(2分)

                            (2R)2 = (2h)2 + (2h)2  ………………⑦(2分)

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              由⑤解得      E =…………………………………(2分)                    

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聯(lián)立④⑥⑦式得B =……………………………………(2分)

   (3)帶電質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入第四象限,水平方向做勻速直線運(yùn)動,豎直方向做勻減速直線運(yùn)動。當(dāng)豎直方向的速度減小到0,此時質(zhì)點(diǎn)速度最小,即v在水平方向的分量

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              v min = v cos45°=………………………………(2分)

       方向沿x軸正方向 …………………………………………(2分)

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(2008.4.10)

 

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17.高頻焊接是一種常用的焊接方法,圖1是焊接的原理示意圖。將半徑為r=10cm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(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖2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=1.0×10-3 W×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)求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小,在圖3中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的i-t圖象(以逆時針方向電流為正);

(2)求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的有效值;

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(3)求t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱.

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文本框: 接高頻電源

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解:(1)環(huán)形金屬工件電阻為R=2prR0+9´2prR0=20prR0=6.28´10-3Ω

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在0-2T/3時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢為

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E==6.28V

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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4所示.

(2)設(shè)環(huán)形金屬工件中電流的有效值為I,在一個周期內(nèi)

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I2RT=

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解得:I=A=816A

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(3)在t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱為

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而R'=9´2prR0=5.65´10-3Ω

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解得:Q=I2R't=1.13´103J

 

 

 

 

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