【題目】“嫦娥三號”探測器是我國第一個月球軟著陸無人登月探測器。它的成功著陸標志著我國科學家已經(jīng)破解了在月球表面實現(xiàn)軟著陸減速的難題。假設科學家們在實驗驗證過程中設計了一種如圖所示的電磁阻尼緩沖裝置。該裝置的主要部件有兩部分:①緩沖滑塊,由高強絕緣材料制成,其內(nèi)部邊緣繞有閉合單匝矩形線圈abcd,指示燈連接在cd兩處;②探測器主體,包括絕緣光滑緩沖軌道MN、PQ和超導線圈(圖中未畫出),超導線圈能產(chǎn)生方向垂直于整個緩沖軌道平面的勻強磁場。當緩沖滑塊接觸仿真水平月面時,滑塊立即停止運動,此后線圈與探測器主體中的磁場相互作用,指示燈發(fā)光,探測器主體一直做減速運動直至達到軟著陸要求的速度(此時探測器未與滑塊相碰),從而實現(xiàn)緩沖,F(xiàn)已知緩沖滑塊豎直向下撞向仿真月面時,探測器的速度大小為v0,軟著陸要求的速度為v(v<<v0);燈的電阻R燈=R,線圈只考慮ab段和cd段的電阻,Rab=Rcd=R;ab邊長為L,探測器主體的質(zhì)量為m,勻強磁場的磁感應強度大小為B,仿真月面環(huán)境的重力加速度為地球表面重力加速度g的,不考慮運動磁場產(chǎn)生的電場。
(1)求緩沖滑塊剛停止運動時,探測器主體的加速度大小。
(2)若探測器主體速度從v0減速到v的過程中,通過ab截面的電荷量為q,求該過程中線圈abcd產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】(1) (2)
【解析】解:(1)緩沖滑塊剛停止運動時,ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為:
電路總電阻為:
ab邊所受安培力:
聯(lián)立解得:
對探測器主體:因要減速,所以加速度方向垂直于仿真月面豎直向上;
由牛頓第三定律,緩沖滑塊(含線圈)對探測器的作用力大小等于Fab、方向豎直向上
由牛頓第二定律:
加速度的大小:
(2)探測器主體速度從v0減速到v的過程中,設主體下降的高度為h
則由法拉第電磁感應定律,回路平均感應電動勢:
由閉合電路歐姆定律,流過ab的平均電流:
聯(lián)立解得
由能量守恒定律,總的焦耳熱:
而
設該過程中通過ab截面的電流有效值
則有:
聯(lián)立解得線圈產(chǎn)生的焦耳熱:
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【題目】如圖所示,在矩形abdc區(qū)域中有豎直向下的勻強電場,場強大小為E,某種正粒子(不計粒子的重力)從O點以初速度v0水平射入后偏轉(zhuǎn)角為θ.現(xiàn)電場換為方向垂直紙面向外的勻強磁場(圖中未畫出),仍使該粒子穿過該區(qū)域,并使偏轉(zhuǎn)角也為θ角,若勻強磁場的磁感應強度大小為B,粒子穿過電場和磁場的時間之比為,則
A. , B. ,
C. , D. ,
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【題目】圖甲所示為遠距離輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1:100,其輸人電如圖乙所示,遠距離輸電線的總電阻為50Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為火災報警系統(tǒng)原理圖,其中R1為一定值電阻,R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器,當溫度升高時其阻值變小,電壓表V可以顯示加在報警器兩端的電壓(報警器未畫出)。未出現(xiàn)火警時,升壓變壓器的輸入功率為660kW。下列說法中正確的是
A. 0.01s時刻,電壓表的示數(shù)是0V
B. 未出現(xiàn)火警時,運距離輸電線路損耗的功率為45kW
C. 當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時,電壓表V的示數(shù)變大
D. 當傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時,輸電線上的電流變小
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【題目】下列四幅圖涉及到不同的物理知識,其中說法正確的是( )
A. 盧瑟福通過分析甲圖中的α粒子散射實驗結(jié)果,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型
B. 乙圖表明:只要有光射到金屬板上,就一定有光電子射出
C. 丙圖表示的是磁場對α、β和γ射線的作用情況,其中①是β射線,②是γ射線
D. 丁圖表示的核反應屬于重核裂變,是人工無法控制的核反應
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【題目】如圖,固定在豎直面內(nèi)的光滑絕緣軌道由水平段AB和半徑為r的半圓環(huán)段BCD平滑相切而成,過圓環(huán)直徑BOD的虛線左側(cè)存在方向水平向右的勻強電場,F(xiàn)將一可視為質(zhì)點的帶正電小滑塊,從水平軌道上的P點由靜止釋放,滑塊沿軌道運動到半圓環(huán)上B點時對軌道的壓力等于滑塊重力的7倍,且滑塊離開半圓環(huán)后不經(jīng)任何碰撞回到了B點。關(guān)于上述過程,下列說法正確的是( )
A. 滑塊不能沿軌道運動到最高點D
B. 滑塊兩次經(jīng)過B點時的速度相同
C. 在虛線左側(cè),滑塊到達距水平軌道高為 的位置時,電場力的瞬時功率為零
D. P到B點的距離為
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【題目】我國發(fā)射的天宮二號空間實驗室的周圍有一顆伴飛的小衛(wèi)星,其中“長周期繞圈模式”是伴飛的方式之一,它的情景簡化如圖:在地球引力作用下,天宮二號與伴飛小衛(wèi)星均在同一軌道平面內(nèi)做勻速圓周運動軌跡為圖中實線和虛線所示。若伴飛衛(wèi)星的軌道半徑略小于天宮二號,在天宮二號航天員的視角看來,伴飛小衛(wèi)星從天宮二號下方以較小的速度飄過,逐漸向前遠離,一直消失在地平線下看不見。經(jīng)過非常長的時間,伴飛小衛(wèi)星再次從天宮二號后下方向正下方飄來,完成一次周期性運動。若天宮二號的軌道半徑為r,周期T,伴飛小衛(wèi)星的軌道半徑比天宮二號的軌道半徑小 ,則它回歸一次經(jīng)過的時間為( )
A.
B.
C.
D.
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【題目】如圖傳送裝置, 水平傳送帶ab 在電機的帶動下以恒定速率ν= 4m/s 運動,在傳送帶的右端點a無初速的輕放一個質(zhì)量 m=1kg 的物塊( 視為質(zhì)點), 當物塊 A 到達傳送帶左端點 b 點時, 即刻再在a 點無初速度輕放另一質(zhì)量為2m 的物塊 B( 視為質(zhì)點). 兩物塊到達 b 點時都恰好與傳送帶等速, 在 b 端點的左方為一個水平放置的長直軌道 cd, 軌道上靜止停放著質(zhì)量 m 的木板 C, 從 b 點滑出的物塊恰能水平滑上(無能量損失)木板上表面, 木板足夠長. 已知: 物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù) 1 =0.8,與木板間的動摩擦因數(shù) 2 =0.2; 木板與軌道間的動摩擦因數(shù) 3 =0.1; 設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力, 取g=10m/s2. 試求:
(1)物塊 A、 B 滑上木板 C 上的時間差t;
(2)木板 C 運動的總時間.
(3)木板 C 與軌道間的摩擦生熱 Q.
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【題目】如圖所示為氫原子的能級示意圖,大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子,用這些光照射逸出功為2.29 eV的金屬鈉,下列說法中正確的是
A. 這些氫原子能發(fā)出兩種不同頻率的光子
B. 從n=3躍遷到n=2所發(fā)出光子的波長最短
C. 金屬鈉發(fā)出的光電子的最大初動能為9.80 eV
D. 從n=3躍遷到n=1所發(fā)出的光子頻率最低
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【題目】如圖為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”為實驗裝置圖.圖中A為小車,B為砝碼及砝碼盤,C為一端帶有定滑輪的長木板,小車通過紙帶與電火花打點計時器相連,計時器接50Hz交流電。小車A的質(zhì)量為,砝碼及砝碼盤B的質(zhì)量為.
①下列說法正確的是______.
A.實驗時應先平衡摩擦力,以后改變小車質(zhì)量是,不必重新平衡摩擦力
B.實驗時應先接通電源后釋放小車
C.細線的拉力一定小于砝碼及砝碼盤B的重力
D.小車A的質(zhì)量不必,不斷增加砝碼及砝碼盤B的質(zhì)量,小車的加速度不會超過重力加速度g
②實驗后,測得的a-F圖像為如圖中的圖像丙,圖像不經(jīng)過坐標原點的原因是______.
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