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为研究电磁制动的效果,在小车的水平底面安装宽为L,长为2L的矩形线圈abcd,线...

为研究电磁制动的效果,在小车的水平底面安装宽为L,长为2L的矩形线圈abcd,线圈匝数为N,总电阻为R,水平直轨道上虚线PQMN之间存在竖直向下的匀强磁场,其间距为2L,磁感应强度为B,如图所示,沿轨道运动的总质量为m的小车,受到地面的阻力为f,当车头(ab边)进入磁场时的速度为,车尾(cd边)离开磁场时速度恰好减为零,求:

(1)车头进入磁场时,小车加速度的大小;

(2)从ab进入到ab离开磁场的过程中,通过导线截面的电荷量;

(3)电磁制动过程中线圈产生的焦耳热。

 

(1);(2)(3) 【解析】(1)车头进入磁场时,加速度的大小为a;电路中的感应电动势为E,电流为I,安培力的大小为F; ,,; 由牛顿运动定律,联立解得; (2)ab刚进入磁场到ab刚出的磁场过程中,线圈中的平均感应电动势为,平均电流为,时间为t,通过线圈截面的电荷量为q; ,,,联立解得 (3)电磁制动过程中产生的焦耳热为Q,由能量守恒: 故本题答案是:(1);(2)(3)
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考点分析:
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实验室中有热敏电阻Rt、电炉丝、电磁继电器、电源E(3.6V,内阻不计)、电阻箱R0(0~999.9Ω)、开关K和导线若干,某同学设计了如图1所示的温控电路,当通过电磁继电器线圈的电流达到20mA时,衔铁被吸合,电炉丝停止加热;当通过继电器线圈的电流降到18mA时,衔铁与继电器分开,电炉丝通电加热,图2为热敏电阻Rt的阻值与温度t的关系

该同学主要实验过程如下,完成下列填空:

(1)用多用电表的欧姆“×1Ω”档测继电器线圈的电阻时,主要步骤如下:

a.将选择开关旋至“×1Ω”档,短接两表笔,条件欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆档“0”刻度

b.调节多用电表的指针定位螺丝,使指针指在直流电流“0”刻度

c.将多用电表的选择开关旋至“OFF”

d.将两表笔直接连到图1中的1、4两点,读出欧姆表的示数即继电器线圈的电阻值

以上步骤中存在错误的一项是____________。改正后正确的步骤顺序为_____________。(填步骤前的字母)

(2)已知继电器线圈的电阻为25.0Ω。该同学将电阻箱的阻值调为75.0Ω,则该温控器的温度控制范围在____________之间;若要提高控制的温度,则需要将电阻箱的阻值___________(选填调大调小”)

(3)正确设计电路后闭合K,发现电炉丝发热,Rt温度一直升高但继电器并不吸合。将多用电表选择开关旋至直流电压“×10V”档,将表笔分别接到图11、2、3、4各点进行故障排查,现象如下表____

A.开关K断路

B.电阻箱断路

C.热敏电阻Rt短路

D.电磁继电器线圈短路

 

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利用图1的装置探究恒力做功与系统动能变化的关系,小车的质量为M,钩码的质量为m,打点计时器的电源是频率为f的交流电。

(1)实验中,把长木板右端垫高,在不挂钩码且_________的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,标明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。(填选项前的字母)

A.计时器不打点          B.计时器打点

(2)图2是正确操作后得到的一条纸带,纸带上各点是打出的计时点,其中O为打出的第一个点。在纸带上连续选取A、B、C、D、E点进行分析,测得各点到O点的距离分别为,则打点计时器打D点时,小车的速度___________。(用已知和测得物理量的符号表示)

(3)若采用图2中的OD过程进行验证,则需要验证的关系式为_____________。(用已知和测得物理量的符号表示)

 

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如图所示,两竖直平行边界内,匀强电场方向竖直(平行纸面)向下,匀强磁场方向垂直纸面向里,一带电小球从P点以某一速度垂直边界进入,恰好沿水平方向做直线运动,若减小小球从P点进入的速度但保持方向不变,则在小球进入的一小段时间内

A. 小球的动能一定增大

B. 小球的机械能可能不变

C. 小球的电势能一定减小

D. 小球的重力势能一定减小

 

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圆心为O的均匀带电球壳位于真空中,在其电场中沿某一半径方向,任一点的电势与该点到O的距离r的关系如图所示。电场中有五个点a、b、c、de,b、d的电场强度大小分别为,现将一带正电的试探电荷由c点经d点移动到e点,电场力所做的功分别为,下列选项正确的是

A. 球壳的半径为1m

B. 0~1m间电场强度的值为6V/m

C.

D.

 

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氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子,其能级示意图如图所示,当分别用能量均为48.4eV的电子和光子作用于处在基态的氦离子时

A. 氦离子可能辐射能量为40.8eV的光子

B. 氦离子可能从基态跃迁到n=3的能级

C. 氦离子一定能从基态跃迁到n=2的能级

D. 若仅以能量为60eV的电子入射,氦离子一定不会辐射光子

 

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