題目列表(包括答案和解析)
(25分)磁懸浮列車(chē)是一種高速運(yùn)載工具。它具有兩個(gè)重要系統(tǒng)。一是懸浮系統(tǒng),利用磁力(可由超導(dǎo)電磁鐵提供)使車(chē)體在導(dǎo)軌上懸浮起來(lái)與軌道脫離接觸。另一是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),在沿軌道上安裝的三相繞組(線圈)中,通上三相交流電,產(chǎn)生隨時(shí)間、空間作周期性變化的磁場(chǎng),磁場(chǎng)與固連在車(chē)體下端的感應(yīng)金屬板相互作用,使車(chē)體獲得牽引力。
為了有助于了解磁懸浮列車(chē)的牽引力的來(lái)由,我們求解下面的問(wèn)題。
設(shè)有一與軌道平面垂直的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t和空間位置x變化規(guī)律為
式中、、均為已知常量,坐標(biāo)軸x與軌道平行。在任一時(shí)刻t,軌道平面上磁場(chǎng)沿x方向的分布是不均勻的,如圖所示。圖中Oxy平面代表軌道平面,“×”表示磁場(chǎng)的方向垂直O(jiān)xy平面指向紙里,“? ”表示磁場(chǎng)的方向垂直O(jiān)xy平面指向紙外。規(guī)定指向紙外時(shí)B取正值!啊痢焙汀? ”的疏密程度表示沿著x軸B的大小分布。一與軌道平面平行的具有一定質(zhì)量的金屬矩形框MNPQ處在該磁場(chǎng)中,已知與軌道垂直的金屬框邊MN的長(zhǎng)度為,與軌道平行的金屬框邊MQ的長(zhǎng)度為d,金屬框的電阻為R,不計(jì)金屬框的電感。
1.試求在時(shí)刻t,當(dāng)金屬框的MN邊位于x處時(shí)磁場(chǎng)作用于金屬框的安培力,設(shè)此時(shí)刻金屬框沿x軸正方向移動(dòng)的速度為。
2.試討論安培力的大小與金屬框幾何尺寸的關(guān)系。
(25分)磁懸浮列車(chē)是一種高速運(yùn)載工具。它具有兩個(gè)重要系統(tǒng)。一是懸浮系統(tǒng),利用磁力(可由超導(dǎo)電磁鐵提供)使車(chē)體在導(dǎo)軌上懸浮起來(lái)與軌道脫離接觸。另一是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),在沿軌道上安裝的三相繞組(線圈)中,通上三相交流電,產(chǎn)生隨時(shí)間、空間作周期性變化的磁場(chǎng),磁場(chǎng)與固連在車(chē)體下端的感應(yīng)金屬板相互作用,使車(chē)體獲得牽引力。
為了有助于了解磁懸浮列車(chē)的牽引力的來(lái)由,我們求解下面的問(wèn)題。
設(shè)有一與軌道平面垂直的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t和空間位置x變化規(guī)律為
式中、、均為已知常量,坐標(biāo)軸x與軌道平行。在任一時(shí)刻t,軌道平面上磁場(chǎng)沿x方向的分布是不均勻的,如圖所示。圖中Oxy平面代表軌道平面,“×”表示磁場(chǎng)的方向垂直O(jiān)xy平面指向紙里,“· ”表示磁場(chǎng)的方向垂直O(jiān)xy平面指向紙外。規(guī)定指向紙外時(shí)B取正值!啊痢焙汀啊 ”的疏密程度表示沿著x軸B的大小分布。一與軌道平面平行的具有一定質(zhì)量的金屬矩形框MNPQ處在該磁場(chǎng)中,已知與軌道垂直的金屬框邊MN的長(zhǎng)度為,與軌道平行的金屬框邊MQ的長(zhǎng)度為d,金屬框的電阻為R,不計(jì)金屬框的電感。1.試求在時(shí)刻t,當(dāng)金屬框的MN邊位于x處時(shí)磁場(chǎng)作用于金屬框的安培力,設(shè)此時(shí)刻金屬框沿x軸正方向移動(dòng)的速度為。
2.試討論安培力的大小與金屬框幾何尺寸的關(guān)系。
【選做題】本題包括A、B、C三小題,請(qǐng)選定其中兩題,并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答。若三題都做,則按A、B兩題評(píng)分。
A.(選修模塊3-3)(12分)
1.下列說(shuō)法中正確的是( )
A.蔗糖受潮后會(huì)粘在一起,沒(méi)有確定的幾何形狀,它是非晶體
B.一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)不變溫度升高時(shí),吸收的熱量一定大于內(nèi)能的增加量
C.因?yàn)閿U(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度都與溫度有關(guān),所以擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)也叫做熱運(yùn)動(dòng)
D.液體的表面層就象張緊的橡皮膜而表現(xiàn)出表面張力,是因?yàn)楸砻鎸拥姆肿臃植急纫后w內(nèi)部緊密
2.將1ml的純油酸配成500ml的油酸酒精溶液,待均勻溶解后,用滴管取1ml油酸酒精溶液,讓其自然滴出,共200滴,則每滴油酸酒精溶液的體積為_(kāi)_____ml,F(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺盤(pán)內(nèi),待油膜充分展開(kāi)后,測(cè)得油膜的面積為200cm2,則估算油酸分子的直徑是_________m(保留一位有效數(shù)字)。
3.如圖所示,一直立汽缸用一質(zhì)量為m的活塞封閉一定量的理想氣體,活塞橫截面積為S,汽缸內(nèi)壁光滑且缸壁導(dǎo)熱良好,開(kāi)始時(shí)活塞被螺栓K固定,F(xiàn)打開(kāi)螺栓K,活塞下落,經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后,活塞停在B點(diǎn),已知AB=h,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g。
(1)求活塞停在B點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)p;
(2)設(shè)周?chē)h(huán)境溫度保持不變,求整個(gè)過(guò)程中通過(guò)缸壁傳遞的熱量Q。
B.(選修模塊3-4)(12分)
(1)下列說(shuō)法中正確的是( )
A.眼睛直接觀察全息照片不能看到立體圖象
B.電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象
C.驅(qū)動(dòng)力頻率等于系統(tǒng)固有頻率時(shí),受迫振動(dòng)的振幅最大,這種現(xiàn)象叫共振。
D.在測(cè)定單擺周期時(shí),為減小實(shí)驗(yàn)誤差,最好在小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)
(2)相對(duì)論論認(rèn)為時(shí)間和空間與物質(zhì)的速度有關(guān);在高速前進(jìn)中的列車(chē)的中點(diǎn)處,某乘客突然按下手電筒,使其發(fā)出一道閃光,該乘客認(rèn)為閃光向前、向后傳播的速度相等,都為c,站在鐵軌旁邊地面上的觀察者認(rèn)為閃光向前、向后傳播的速度_______(填“相等”、“不等”)。并且,車(chē)上的乘客認(rèn)為,電筒的閃光同時(shí)到達(dá)列車(chē)的前、后壁,地面上的觀察者認(rèn)為電筒的閃光先到達(dá)列車(chē)的______(填“前”、“后”)壁。
(3)如圖所示,某列波在t=0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線,虛線為t=0.3s(該波的周期T>0.3s)時(shí)刻的波形圖。已知t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正在做加速運(yùn)動(dòng),求質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的周期和波的傳播速度。
C.(選修模塊3-5)(12分)
(1)下列說(shuō)法正確的是( )
A.電子的衍射現(xiàn)象說(shuō)明實(shí)物粒子的波動(dòng)性
B.235U的半衰期約為7億年,隨地球環(huán)境的變化,半衰期可能變短
C.原子核內(nèi)部某個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶訒r(shí),放出β射線
D.氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí),要釋放一定頻率的光子,同時(shí)電子的動(dòng)能增加,電勢(shì)能減小
(2)2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)原理。如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管,其中K為陰極,A為陽(yáng)級(jí)。理想電流計(jì)可檢測(cè)通過(guò)光電管的電流,理想電壓表用來(lái)指示光電管兩端的電壓,F(xiàn)接通電源,用光子能量為10.5eV的光照射陰極K,電流計(jì)中有示數(shù),若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng),電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小,當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零,讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V;現(xiàn)保持滑片P位置不變,光電管陰極材料的逸出功為_(kāi)_______,若增大入射光的強(qiáng)度,電流計(jì)的讀數(shù)________(填“為零”或“不為零”)。
(3)一個(gè)靜止的,放出一個(gè)速度為v1的粒子,同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)新核,并釋放出頻率為的γ光子。寫(xiě)出該核反應(yīng)方程式,求出這個(gè)核反應(yīng)中產(chǎn)生的新核的速度v2。(不計(jì)光子的動(dòng)量)
如圖所示,表示五個(gè)共點(diǎn)力的有向線段恰分別構(gòu)成正六邊形的兩條鄰邊和三條對(duì)角線.已知F1=10N,這五個(gè)共點(diǎn)力的合力大小為( )
圖2-5-13
A.0 B.30 N
C.60 N D.90 N
【解析】:選C.先把F1、F4合成,則F14=F3,再把F2、F5合成,則F25=F3,由幾何關(guān)系可知F3=2F1=20 N,所以F合=3F3=60 N.
如圖所示,表示五個(gè)共點(diǎn)力的有向線段恰分別構(gòu)成正六邊形的兩條鄰邊和三條對(duì)角線.已知F1=10 N,這五個(gè)共點(diǎn)力的合力大小為( )
圖2-5-13
A.0 B.30 N
C.60 N D.90 N
【解析】:選C.先把F1、F4合成,則F14=F3,再把F2、F5合成,則F25=F3,由幾何關(guān)系可知F3=2F1=20 N,所以F合=3F3=60 N.
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