1、计算题 (20分)
一种电磁缓冲装置,能够产生连续变化的电磁斥力,有效缓冲车辆间的速度差,避免车辆间发生碰撞和追尾事故。下图虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图,在缓冲车的底部还安装有电磁铁(图中未画出),能产生垂直于导轨平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,在缓冲车的PQ、MN导轨内有一个由高强度材料制成的缓冲滑块K,滑块K可以在导轨上无摩擦地滑动。在滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,匝数为n,ab的连线长为L,缓冲车在光滑水平面上运动。
(1)如果缓冲车以速度v0与障碍物碰撞后滑块K立即停下,求缓冲车厢速度减半时滑块K上线圈内的感应电流大小和方向;
(2)如果缓冲车以速度v0与障碍物碰撞后滑块K立即停下,求缓冲车厢从碰撞到停下过程中通过的位移(设缓冲车厢与滑块K始终不相撞);
(3)设缓冲车厢质量为m1 ,滑块K质量为m2,如果缓冲车以速度v匀速运动时.在它前进的方向上有一个质量为m3的静止物体C,滑块K与物体C相撞后粘在一起。碰撞时间极短。设m1 = m2 = m3 = m, cd边进入磁场之前,缓冲车(包括滑块K)与物体C达到相同的速度,求相互作用的整个过程中线圈abcd产生的焦耳热。(物体C与水平面间摩擦不计)
2、填空题 如图所示是最早的磁性指向器——司南。它由青铀盘和磁石琢磨的勺组成,磁勺头为磁性的北极,尾为南极。磁勺放置在地盘中心,受地磁作用,____________指向北方。(填“勺头”或“勺尾”)
3、选择题 在螺线管内部放置小磁针a,在螺线管的周围放置了b、c、d三个小磁针,螺线管与电源E、开关S、电阻R构成闭合电路,当开关S闭合,且各个小磁针均处于静止状态后,各个小磁针的指向如图所示,其中错误的是
[? ]
A.小磁针a
B.小磁针b
C.小磁针c
D.小磁针d
4、简答题 如图31-1所示,从阴极K射出的电子经U0=5000V的电势差加速后,沿平行于板面的方向从中央射入两块长L1=10cm,间距d=4cm的平行金属板AB之间。在离金属板边缘L2=75cm处放置一个直径D=20cm,带有记录纸的圆筒。整个装置放在真空内,电子发射的初速度不计。
(1)若在金属板上加以U1=1000V的直流电压(A板电势高)后,为使电子沿入射方向作匀速直线运动到达圆筒,应加怎样的磁场(大小和方向);
(2)若在两金属板上加以U2=1000cos2πtV的交流电压,并使圆筒绕中心轴按图示方向以n=2转/秒匀速转动。试确定电子在记录纸上的轨迹形状,并画出1秒钟内所记录到的图形。
5、选择题 不定项选择
对于磁感线的认识,下列说法正确的是( ? )
A.磁场是由磁感线组成的
B.画出磁感线的地方一定存在着磁场
C.磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向
D.在有磁场的空间,任何一点只能画出一条磁感线