(20分)“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快,效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计,轨道宽为L=0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1×102T。“电磁炮”弹体总质量m=0.2kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω。可控电源的内阻r=0.6Ω,电源的电压能自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时,电源为加速弹体提供的电流是I=4×103A,不计空气阻力。求:![]()
(1)弹体所受安培力大小;
(2)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要多长?
(3)弹体从静止加速到4km/s过程中,该系统消耗的总能量;
(4)请说明电源的电压如何自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。
科目:高中物理 来源: 题型:单选题
如图L是绕在铁芯上的线圈,它与电阻R、开关S和电池E构成闭合回路.线圈的直流电阻RL
R,开关S开始处于闭合状态,电阻两端电压Uab=U0,在t=tl时刻,断开开关S,则能较准确表示电阻R两端的电势差Uab随时间t变化的图线是( )![]()
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从图示位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.2 s时间拉出,外力做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.6 s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则W1 W2, q1 q2 。(两空均选填“>” “<” “=”)。![]()
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
(18分)如图所示,间距为L的光滑M、N金属轨道水平放置,ab是电阻为R0的金属棒,此棒可紧贴平行导轨滑动.导轨右侧连接一水平放置的平行板电容器,板间距为d,板长也为L,导轨左侧接阻值为R的定值电阻,其它电阻忽略不计.轨道处的磁场方向垂直轨道平面向下,电容器处的磁场垂直纸面向里,磁感应强度均为B。当ab以速度v0向右匀速运动时,一带电量大小为q的粒子以某一速度从紧贴A板左侧平行于A板进入电容器内,恰好做匀速圆周运动,并从C板右侧边缘离开.试求:![]()
(1)AC两板间的电压U;
(2)带电粒子的质量m;
(3)带电粒子的速度大小v.
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
如图所示,在磁感应强度为
的匀强磁场中,导体棒AB的在金属框架上以
的速度向右滑动,已知导体棒
长为
,电阻为
,
,其他电阻不计,则导体棒端点
上的电压大小是 V, 电压高的点是______(A或B)
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置,它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r=0.1 m、匝数n=20的线圈,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示)。在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2 T,线圈的电阻为2 Ω,它的引出线接有8 Ω的小电珠L(可以认为电阻为定值)。外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做往复运动,便有电流通过电珠。当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时(x取向右为正),求:![]()
(1)线圈运动时产生的感应电流I的大小,并在图丁中画出感应电流随时间变化的图像(在图甲中取电流由C向上流过电珠L到D为正);
(2)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小;
(3)该发电机的输出功率P(摩擦等损耗不计);
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(16分)如图所示,两平行导轨间距
,足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接,倾斜部分与水平面的夹角
,垂直斜面方向向上的匀强磁场磁感应强度
,水平部分没有磁场,金属杆
质量
,电阻
Ω,运动中与导轨始终接触良好,并且垂直于导轨。电阻
Ω,导轨电阻不计。当金属棒从斜面上距底面高
以上的任何地方由静止释放后,在水平面上滑行的最大距离
,取
,求:![]()
(1)金属棒在斜面上的最大运动速度;
(2)金属棒与水平导轨间的动摩擦因素;
(3)若金属棒从高度
处由静止释放,电阻
产生的热量.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,上端连接阻值R=1.5Ω的电阻;质量为m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的匀质金属棒ab放在两导轨上,距离导轨最上端为L2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。(g=10m/s2)![]()
(1)保持ab棒静止,在0~4s内,通过金属棒ab的电流多大?方向如何?
(2)为了保持ab棒静止,需要在棒的中点施加了一平行于导轨平面的外力F,求当t=2s时,外力F的大小和方向;
(3)5s后,撤去外力F,金属棒将由静止开始下滑,这时用电压传感器将R两端的电压即时采集并输入计算机,在显示器显示的电压达到某一恒定值后,记下该时刻棒的位置,测出该位置与棒初始位置相距2.4m,求金属棒此时的速度及下滑到该位置的过程中在电阻R上产生的焦耳热。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(12分).如图所示,水平面上有一个动力小车,在动力小车上竖直固定着一个长度L1、宽度L2的矩形线圈,线圈匝线为n,总电阻为R,小车和线圈的总质量为m,小车运动过程所受摩擦力为f。小车最初静止,线圈的右边刚好与宽为d(d﹥L1)的有界磁场的左边界重合。磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度为B。现控制动力小车牵引力的功率,让它以恒定加速度a进入磁场,线圈全部进入磁场后,开始做匀速直线运动,直至完全离开磁场,整个过程中,牵引力的总功为W。![]()
(1)求线圈进入磁场过程中,感应电流的最大值和通过导线横截面的电量。
(2)求线圈进入磁场过程中,线圈中产生的焦耳热。
(3)写出整个过程中,牵引力的功率随时间变化的关系式。
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