題目列表(包括答案和解析)
磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型,固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框,電阻為,金屬框置于xOy平面內(nèi),長(zhǎng)邊MN長(zhǎng)為平行于y軸,寬為的NP邊平行于x軸,如圖5-1所示。列車軌道沿Ox方向,軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度沿Ox方向按正弦規(guī)律分布,其空間周期為,最大值為,如圖5-2所示,金屬框同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,整個(gè)磁場(chǎng)以速度沿Ox方向勻速平移。設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi),MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略,并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛,某時(shí)刻速度為()。
(1)簡(jiǎn)要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理;
(2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力,寫(xiě)出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式;
(3)計(jì)算在滿足第(2)問(wèn)的條件下列車速度為時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大小。
磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型,固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框,電阻為R,金屬框置于xOy平面內(nèi),長(zhǎng)邊MN長(zhǎng)為l,平行于y軸,寬為d的NP邊平行于x軸,如圖所示。列車軌道沿Ox方向,軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布,其空間周期為λ,最大值為B0,如圖b所示,金屬框同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,整個(gè)磁場(chǎng)以速度v0沿Ox方向勻速平移。設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi),MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略,并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛,某時(shí)刻速度為v(v<v0)。
(1)簡(jiǎn)要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理;
(2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力,寫(xiě)出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式:
(3)計(jì)算在滿足第(2)問(wèn)的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大小。
磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型,固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框,電阻為R,金屬框置于xOy平面內(nèi),長(zhǎng)邊MN長(zhǎng)為l,平行于y軸,寬為d的NP邊平行于x軸,如圖所示。列車軌道沿Ox方向,軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布,其空間周期為λ,最大值為B0,如圖b所示,金屬框同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同, 整個(gè)磁場(chǎng)以速度v0沿Ox方向勻速平移。設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi),MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略,并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛,某時(shí)刻速度為v(v<v0)。
(1)簡(jiǎn)要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理;
(2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力,寫(xiě)出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式:
(3)計(jì)算在滿足第(2)問(wèn)的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大小。
磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具.它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型,固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框,電阻為
R,金屬框置于xOy平面內(nèi),長(zhǎng)邊MN長(zhǎng)為l,平行于y軸,寬為d的NP邊平行于x軸,如圖1所示.列車軌道沿Ox方向,軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布,其空間周期為λ,最大值為B0,如圖2所示,金屬框同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,整個(gè)磁場(chǎng)以速度v0沿Ox方向勻速平移.設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi),MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略,并忽略一切阻力.列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛,某時(shí)刻速度為v(v<v0).(1)簡(jiǎn)要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理;
(2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力,寫(xiě)出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式:
(3)計(jì)算在滿足第(2)問(wèn)的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大。
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~
(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(guò)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=
(2)設(shè)在數(shù)字“
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(chǎng)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(chǎng)加上磁場(chǎng)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(guò)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(chǎng)平移速度方向相同,導(dǎo)致穿過(guò)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(chǎng)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(zhǎng)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(wèn)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(chǎng)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(guò)磁場(chǎng)的面積S=(v0-v)lΔt
在此Δt時(shí)間內(nèi),MN邊左側(cè)穿過(guò)S的磁通量移進(jìn)金屬框而引起框內(nèi)磁通量變化
ΔΦMN = B
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
ΔΦPQ
= B
故在Δt內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化 ΔΦ = ΔΦMN +ΔΦPQ④
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FMN = B0Il
PQ邊所受的安培力FPQ = 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 = FMN + FPQ = 2 B0Il⑦
聯(lián)立解得⑧
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