时间:2019-12-13 02:24:15
1、简答题 某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力．其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上相距b的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的方向相反的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场分布区间的长都是a，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速平动．这时跨在两导轨间的长为a宽为b的金属框MNQP（悬浮在导轨正上方）在磁场力作用下也将会向右运动．设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f，求：
（1）列车在运动过程中金属框产生的最大电流；
（2）列车能达到的最大速度；
（3）简述要使列车停下可采取哪些可行措施？
参考答案：（1）列车起动时金属框产生的电流最大，设为Im
则 Im=2BbvR
（2）分析列车受力可得列车运动的加速度：a=F-fm．
当列车速度增大时，安培力F变小，加速度变小，当a=0时，列车速度达到最大，有：F=f
即? F=2Bb2Bb(v-vm)R
解得：vm=v-Rf4B2b2
（3）要使列车停下可采取措施，如：切断激磁电流，改变磁场运行方向，增大阻力等．
答：
（1）列车在运动过程中金属框产生的最大电流是2BbvR；
（2）列车能达到的最大速度为v-Rf4B2b2；
（3）要使列车停下可采取切断激磁电流，改变磁场运行方向，增大阻力等．
本题解析：
本题难度：一般
2、选择题 如图所示，平行金属导轨光滑并且固定在水平面上，导轨一端连接电阻R，其它电阻不计，垂直于导轨平面有一匀强磁场，磁感应强度为B，当一质量为m的金属棒ab在水平恒力F作用下由静止向右滑动（ ）
A．棒从静止到最大速度过程中，棒的加速度不断增大
B．棒从静止到最大速度过程中，棒克服安培力所做的功等于棒的动能的增加量和电路中产生的内能
C．棒ab作匀速运动阶段，外力F做的功等于电路中产生的内能
D．无论棒ab做何运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的内能
参考答案：A、金属棒所受的安培力F安=B2L2vR，则a=F-F安m，则知金属棒的速度增大时，安培力增大，则加速度减小．故A错误．
B、D、根据能量转化和守恒定律，可知无论棒ab做何运动，克服安培力做的功等于电路中产生的内能．棒从静止到最大速度过程中，外力F做的功等于棒的动能的增加量和电路中产生的内能之和，故B错误，D正确．
C、当ab棒匀速运动时，外力做的功全部转化为电路中的电能，则外力F做的功等于电路中产生的内能．故C正确．
故选：CD．
本题解析：
本题难度：简单
3、计算题 （15分）如图所示，宽度为L的足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的两端连接阻值R的电阻．导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，一根质量m的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好，导体棒的有效电阻也为R，导体棒与导轨间的动摩擦因数为
，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．导体棒MN的初始位置与导轨最左端距离为L，导轨的电阻可忽略不计． 
（1）若用一平行于导轨的恒定拉力F拉动导体棒沿导轨向右运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直，求导体棒最终的速度；
（2）若导体棒的初速度为
，导体棒向右运动L停止，求此过程导体棒中产生的焦耳热；
（3）若磁场随时间均匀变化，磁感应强度
（k>0），开始导体棒静止，从t="0" 时刻起，求导体棒经过多长时间开始运动以及运动的方向．
参考答案：（1）
；（2）
；（3）运动时间
，导体棒将向左运动。
本题解析：（1）导体棒最终匀速运动，设最终速度为
（1分）
（1分）
（1分） （1分）
（2）由能量守恒定律得：
（2分）
回路中产生的总焦耳热
（1分） （2分）
（3）
（1分） （1分）
导体棒恰好运动时
（2分）
解得 （1分）
由楞次定律得导体棒将向左运动 （1分）
考点：感应电动势，受力分析，能量守恒，楞次定律。
本题难度：一般
4、选择题 如图所示，闭合金属线圈abcd位于水平方向匀强磁场的上方h处，由静止开始下落，并进入磁场，在运动过程中，线框平面始终和磁场方向垂直，不计空气阻力，那么线框在进入磁场的过程中出现（ ）
A．可能加速运动
B．一定减速运动
C．可能匀速运动
D．可能静止状态
参考答案：AC
本题解析：
本题难度：一般
5、选择题 如图所示的异形导线框，匀速穿过一匀强磁场区，导线框中的感应电流i随时间t变化的图象是（设导线框中电流沿abcdef为正方向）（ ）
A．
B．
C．
D．
参考答案：（1）由右手定则可知，导线框进入磁场过程中，感应电流沿fedcb，电流是负的，故AB错误；
（2）导线框进入或离开磁场时，导线切割磁感线产生感应电动势，E=BLv，感应电流I=ER=BLvR，
由图示可知，进入磁场过程中，先是fe切割磁感线，L较小，感应电流较小，经过一段时间后，
切割磁感线的有效长度L等于ab边长，L变大感应电流变大；当导线框离开磁场过程中，
开始切割磁感线的有效长度L较大，感应电流I较小，然后L变大，I较大，由图象可知D正确，C错误；
故选：D
本题解析：
本题难度：一般