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如圖32-9所示，一根很長的光滑水平軌道，它的一端接一光滑的圓弧形軌道，在水平軌道的上方有一足夠長的光滑絕緣桿MN，桿上掛一鋁環(huán)P，在弧形軌道上距水平軌道h處，無初速釋放一磁鐵A，A下滑至水平軌道時(shí)恰好沿P環(huán)的中心軸線運(yùn)動(dòng)，設(shè)A的質(zhì)量為m，P的質(zhì)量為M，求金屬環(huán)P獲得的最大速度和電熱．

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如圖32-1所示，兩根互相平行、間距d=0.4米的金屬導(dǎo) 軌，水平放置于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，磁場垂直于導(dǎo)軌平面，金屬滑桿ab、cd所受摩擦力均為f=0.2N。兩根桿電阻均為r=0.1Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，當(dāng)ab桿受力F=0.4N的恒力作用時(shí)，ab桿以V1做勻速直線運(yùn)動(dòng)，cd桿以V2做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求速度差(V1－ V2)等于多少？

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題號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

答案

D

A

C

A

B

BCD

ACD

AC

AC

10、1)0.495~0.497m/s² （2分） (2)①  CD（2分） ②天平（1分）

(3)（2分）偏大（2分）因紙帶與打點(diǎn)記時(shí)器間存在摩擦阻力f,則有即

11、⑴a

⑵a）P

  b）如圖

    ⑶

12、（1）   

  （2）BC     （3）速度   頻率    （4）全反射   光疏介質(zhì)   臨界角

13、（1）A   （2）AD   （3）

14【解析】（1）設(shè)小物體運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，對(duì)小物體由a運(yùn)動(dòng)到p過程應(yīng)用動(dòng)能定理得             ①

       ②         s=vt             ③

聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)解得s=0.8m         ④

（2）設(shè)在數(shù)字“0”的最高點(diǎn)時(shí)管道對(duì)小物體的作用力大小為F，取豎直向下為正方向

  ⑤   聯(lián)立①⑤式，代入數(shù)據(jù)解得F＝0.3N    ⑥  方向豎直向下

15【解析】⑴做直線運(yùn)動(dòng)有： 做圓周運(yùn)動(dòng)有：

          只有電場時(shí)，粒子做類平拋，有：

                                解得：

          粒子速度大小為：

          速度方向與x軸夾角為：

    粒子與x軸的距離為：

        ⑵撤電場加上磁場后，有：        解得：

          粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，圓心C位于與速度v方向垂直的直線上，該直線與x軸和y軸的夾角均為π/4，有幾何關(guān)系得C點(diǎn)坐標(biāo)為：

    過C作x軸的垂線，在ΔCDM中：       

                          解得：

           M點(diǎn)橫坐標(biāo)為：

16【解析】

（1）由于列車速度與磁場平移速度方向相同，導(dǎo)致穿過金屬框的磁通量發(fā)生變化，由于電磁感應(yīng)，金屬框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流受到安培力即為驅(qū)動(dòng)力。

（2）為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力，MM、PQ應(yīng)位于磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度同為最大值且反向的地方，這會(huì)使得金屬框所圍面積的磁通量變化率最大，導(dǎo)致線框中電流最強(qiáng)，也會(huì)使得金屬框長邊中電流收到的安培力最大，因此，d應(yīng)為的奇數(shù)倍，即

①

（3）由于滿足（2）問條件，則MM、PQ邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B₀且方向總相反，經(jīng)短暫的時(shí)間Δt，磁場沿Ox方向平移的距離為v₀Δt，同時(shí)，金屬框沿Ox方向移動(dòng)的距離為vΔt。

因?yàn)関₀>v，所以在Δt時(shí)間內(nèi)MN邊掃過磁場的面積S=（v₀-v）lΔt

在此Δt時(shí)間內(nèi)，MN邊左側(cè)穿過S的磁通量移進(jìn)金屬框而引起框內(nèi)磁通量變化

ΔΦ_MN  = B₀l（v₀-v）Δt②

同理，該Δt時(shí)間內(nèi)，PQ邊左側(cè)移出金屬框的磁通引起框內(nèi)磁通量變化

ΔΦ_PQ = B₀l（v₀-v）Δt③

故在Δt內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化 ΔΦ = ΔΦ_MN  +ΔΦ_PQ④

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小⑤

根據(jù)閉合電路歐姆定律有⑥

根據(jù)安培力公式，MN邊所受的安培力F_MN  = B₀Il

PQ邊所受的安培力F_PQ  = B₀Il

根據(jù)左手定則，MM、PQ邊所受的安培力方向相同，此時(shí)列車驅(qū)動(dòng)力的大小

F = F_MN  + F_PQ = 2 B₀Il⑦

聯(lián)立解得⑧