23.高頻焊接是一種常用的焊接方法,圖1是焊接的原理示意圖。將半徑為r=10cm的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中,然后在線圈中通以高頻變化電流,線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖2所示,t=0時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直線圈所在平面向外。工件非焊接部分單位長(zhǎng)度上的電阻R0=1.0×10-3 W×m-1,焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍,焊接的縫寬非常小,不計(jì)溫度變化對(duì)電阻的影響。
(1)求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小,在圖3中畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的i-t圖象(以逆時(shí)針方向電流為正);
(2)求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的有效值;
(3)求t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱.
解:(1)環(huán)形金屬工件電阻為R=2prR0+9´2prR0=20prR0=6.28´10-3Ω
在0-2T/3時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
E==6.28V
電流為I==1.0´103A
由楞次定律得到電流方向逆時(shí)針
I-t關(guān)系圖象如圖4所示.
(2)設(shè)環(huán)形金屬工件中電流的有效值為I效,在一個(gè)周期內(nèi)
I效2RT=
解得:I效=A=816A
(3)在t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱為
而R'=9´2prR0=5.65´10-3Ω
解得:Q=I2R't=1.13´103J
22.(16分)質(zhì)量m=2.0×10-4kg、電荷量q=1.0×10-6C的帶正電微粒靜止在空間范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1。在t=0時(shí)刻,電場(chǎng)強(qiáng)度突然增加到E2=4.0×103N/C,到t=0.20s時(shí)再把電場(chǎng)方向改為水平向右,場(chǎng)強(qiáng)大小保持不變。取g=10m/s2。求:
(1)t=0.20s時(shí)間內(nèi)帶電微粒上升的高度;
(2)t=0.20s時(shí)間內(nèi)帶電微粒增加的電勢(shì)能;
(3)電場(chǎng)方向改為水平向右后帶電微粒最小的的動(dòng)能。
(1)在E2電場(chǎng)中,設(shè)帶電微粒向上的加速度為a1,根據(jù)牛頓第二定律
q E2-mg=ma1
解得:a1=10m/s2
設(shè)0.20s時(shí)間內(nèi)帶電微粒上升的高度為h,則
解得:h=0.20m
(2)在t=0.20s時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)帶電微粒做正功,電勢(shì)能減少
解得:ΔE=-8.0×10-2J
(3)在t=0.20s時(shí)帶點(diǎn)微粒的速度v1=a1t=2.0m/s
把電場(chǎng)E2改為水平向右后,設(shè)帶電微粒在豎直方向做勻減速運(yùn)動(dòng)的速度為vy,水平方向作勻加速運(yùn)動(dòng)的速度為vx,帶電微粒的動(dòng)能達(dá)到最小時(shí)所用時(shí)間為t1,則
vy=v1-gt1
vx=a2t1,
a2==20m/s
解得:vy=2.0-10t1, vx=20t1
帶點(diǎn)微粒的動(dòng)能Ek=
當(dāng)=0.04 s時(shí),Ek有最小值
解得:Ek=3.2×10-4J
說明:用當(dāng)電場(chǎng)力與重力的合力與速度方向垂直時(shí),速度有最小值,計(jì)算也可以。
21.(1) 0.776mm,
(2)在把電流表改裝成電壓表的實(shí)驗(yàn)中,把量程為Ig、內(nèi)阻未知的電流表G改裝成電壓表。
①采用如圖1所示的電路測(cè)電流表G的內(nèi)阻Rg,根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖;
②測(cè)得電流表G內(nèi)阻為Rg,把它改裝成量程為UV的電壓表,需要 聯(lián)(填“串”或“并”)一個(gè)電阻Rx,Rx= 。串,
③把改裝好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行逐格校對(duì),試在方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。改裝及校準(zhǔn)所用器材的實(shí)物如右圖所示,試在所給的實(shí)物圖中畫出連接導(dǎo)線。
計(jì)算題
21.
(1)某同學(xué)利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定某一光的波長(zhǎng),已知雙縫間距為d,雙縫到屏的距離為L,將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某一亮條紋的中心對(duì)齊,并將該條紋記為第一亮條紋,其示數(shù)如圖所示,此時(shí)的示數(shù)x1= mm。然后轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第n亮條紋的中心對(duì)齊,測(cè)出第n亮條紋示數(shù)為x2。由以上數(shù)據(jù)可求得該光的波長(zhǎng)表達(dá)式λ= (用給出的字母符號(hào)表示)。
20.B
實(shí)驗(yàn)題
20.如圖所示,在光滑的水平面上有質(zhì)量相等的木塊A和木板B,木塊A以速度v0向左滑上靜止的木板B的水平上表面,木板B上表面光滑,木板左端固定一輕質(zhì)彈簧。當(dāng)木塊A碰到木板B左側(cè)的彈簧至壓縮的過程中,下列判斷正確的是( )
A. 當(dāng)彈簧壓縮量最大時(shí),木塊A減少的動(dòng)能最多,木塊A的速度減少到v0/2
B. 當(dāng)彈簧壓縮量最大時(shí),整個(gè)系統(tǒng)減少的動(dòng)能最多,木塊A的速度要減少v0/2
C. 當(dāng)彈簧由壓縮恢復(fù)至原長(zhǎng)時(shí),木塊A減少的動(dòng)能最多,木塊A的速度減小到v0/2
D. 當(dāng)彈簧由壓縮恢復(fù)至原長(zhǎng)時(shí),整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)能恢復(fù)初始值,木塊A的速度大小不變
19.D
19.圖是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖。帶電粒子a、b經(jīng)電壓U加速(在A點(diǎn)初速度為零)后,進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),最后分別打在感光板S上的x1、x2處。圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b所通過的路徑,則
A.a與b有相同的質(zhì)量,打在感光板上時(shí),b的速度比a大
B.a與b有相同的質(zhì)量,但a的電量比b的電量小
C.a與b有相同的電量,但a的質(zhì)量比b的質(zhì)量大
D.a與b有相同的電量,但a的質(zhì)量比b的質(zhì)量小
18.A
18B. 角速度計(jì)可測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),元件A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào),成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為m,彈簧的勁度系數(shù)為k、自然長(zhǎng)度為l,電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì);瑒(dòng)變阻器總長(zhǎng)也為l ,電阻分布均勻,系統(tǒng)靜止時(shí)P在B點(diǎn),當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則:
A.電路中電流隨角速度的增大而增大
B.電路中電流隨角速度的減小而減小,
C.彈簧的伸長(zhǎng)量為x=mωl/ ( k-mω2)
D.輸出電壓U與ω的函數(shù)式為 U= Emω2/(k-mω2)
18B. D
17.D
18A.將如圖所示裝置安裝在沿直軌道運(yùn)動(dòng)的火車車廂中,使桿沿軌道方向固定,就可以對(duì)火車運(yùn)動(dòng)的加速度進(jìn)行檢測(cè)。閉合開關(guān)S,當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí),穿在光滑絕緣桿上的小球停在O點(diǎn),固定在小球上的變阻器滑片停在變阻器BC的正中央,此時(shí),電壓表指針指在表盤刻度中央。當(dāng)火車在水平方向有加速度時(shí),小球在光滑絕緣桿上移動(dòng),滑片P隨之在變阻器上移動(dòng),電壓表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。已知,當(dāng)火車向左加速運(yùn)動(dòng)時(shí),電壓表的指針向右偏。則:
A. 電壓表指針向左偏,說明火車可能在向右做加速運(yùn)動(dòng)
B. 電壓表指針向右偏,說明火車可能在向右做加速運(yùn)動(dòng)
C. 電壓表指針向左偏,說明火車可能在向右做減速運(yùn)動(dòng)
D. 電壓表指針向左偏,說明火車可能在向左做加速運(yùn)動(dòng)
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