江西省20xx-20xx學(xué)年高二下學(xué)期期末考試物理試題word版含答案(更新版)
【正文】 少 （ 4）為了讓電荷能做周期性的運動，在 X軸的負半軸設(shè)計了一個有界的勻強磁場即可，試求此磁場的面積． 【解答】 解：（ 1）電荷在開始階段做直線運動，受到重力、電場力和洛倫茲力，重力、電場力是恒力，電荷只有做勻速直線運動，說明電荷帶正電． （ 2）根據(jù)平衡條件得 qE=mg，得 E= 由 qvB= mg 得 B= （ 3）在第一象限中，由于重力和電場力平衡，電荷做勻速圓周運動，其半徑為r= 電荷運動的軌跡如圖，根據(jù)幾何知識得， AB 間距離為 S=（ 1+ ） r= （ 4）在 X 軸的負半軸，電荷先沿水平做勻速直線運動，再做勻速圓周運動．軌跡如圖． 設(shè)勻速圓周運動半徑為 R，則（ 1+ ） R2=S 解得 R2= 所以有界 的勻強磁場的面積為 SAB=R2+（ 1+ ） R2= 18．（ 9分） 磁懸浮列車是一種高速交通工具，它具有兩個重要系統(tǒng)：一個是懸浮系統(tǒng)，另一個是驅(qū)動系統(tǒng)．驅(qū)動系統(tǒng)的簡化模型如下：左圖是實驗車與軌道示意圖，右圖是固定在實驗車底部的金屬框與軌道間的運動磁場的示意圖．水平地面上有兩根很長的平行直導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有垂直于水平面的等間距的勻強磁場（每個磁場的寬度與金屬框的寬度相同），磁感應(yīng)強度 B B2大小相同，相鄰磁場的方向相反，所有磁場同時以恒定速度 v0沿導(dǎo)軌方向向右運動，這時實驗車底部的金屬框?qū)艿较蛴业拇艌隽?，帶動實驗車沿導(dǎo)軌運動． 設(shè)金屬框總電阻 R= ，垂直于導(dǎo)軌的邊長 L=，實驗車與金屬框的總質(zhì)量 m=，磁感應(yīng)強度 B1=B2=B=，磁場運動速度 v0=10m/s．回答下列問題： （ 1） t=0時刻，實驗車的速度為零，求此時金屬框受到的磁場力的大小和方向； （ 2）已知磁懸浮狀態(tài)下，實驗車運動時受到的阻力恒為 f1=，求實驗車的最大速率 vm； （ 3）若將該實驗車 A與另外一輛質(zhì)量相等但沒有驅(qū)動裝置的磁懸浮實驗車 P掛接，設(shè) A與P掛接后共同運動所受阻力恒為 f2=． A與 P掛接并經(jīng)過足夠長時間后已達到了最大速度，這時撤去驅(qū)動磁場，保留磁懸浮狀態(tài)， A與 P所受阻力 f2保持不變，那么撤去驅(qū)動磁場后 A和 P還能滑行多遠？ 【解答】 解：（ 1） t=0 時刻，實驗車的速度為零，線框相對于磁場的速度大小為 v0，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E=2BLv0、 感應(yīng)電流為 I= 金屬框受到的磁場力的大小為 F0=2BIL 聯(lián)立得， F0= 代入解得， F0=1N 根據(jù)楞次定律判斷得知，磁場力阻礙相對運動，則磁場力方向水平向右． （ 2）實驗車的最大速率為 vm時相對磁場的切割速率為 v0﹣ vm，則此時線框所受的 磁場力大小為 F= 此時線框所受的磁場力與阻力平衡，由平衡條件得： F=f1， 聯(lián)立解得， vm= m/s （ 3）設(shè) A與 P 掛接后達到的最大速度為 vm′，則有 =f2， 代入解得， vm′=5m/s 對于撤去驅(qū)動磁場，兩車滑行過程，根據(jù)動能定理得 ﹣ f2s=0﹣ 解得， s=100m
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