如圖甲所示，一邊長為L=1m，電阻為R=3的正方形金屬線框MNPQ水平平放在光滑絕緣水平地面上，在地面上建立如圖所示坐標(biāo)系，空間存在垂直地面的磁場，在m的區(qū)域I中磁場方向向上，在m的區(qū)域II中磁場方向向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨x的變化規(guī)律如圖乙，開始時刻線框MN邊與y軸重合。

（1）若給線框以水平向右的初速度，同時在PQ邊施加一水平拉力，之后線框做的勻速直線運動，求線框運動3m的過程中水平拉力所做的功；

（2）若在圖示位置給線框一初速度,線框的PQ邊恰能運動到磁場區(qū)域II的右邊界,設(shè)線框全部在區(qū)域I中運動時產(chǎn)生的熱量為Q₁,線框全部在區(qū)域II中運動時產(chǎn)生的熱量為Q₂，求。

 

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如圖甲所示，一邊長為L=1m，電阻為R=3的正方形金屬線框MNPQ水平平放在光滑絕緣水平地面上，在地面上建立如圖所示坐標(biāo)系，空間存在垂直地面的磁場，在m的區(qū)域I中磁場方向向上，在m的區(qū)域II中磁場方向向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨x的變化規(guī)律如圖乙，開始時刻線框MN邊與y軸重合。
（1）若給線框以水平向右的初速度，同時在PQ邊施加一水平拉力，之后線框做的勻速直線運動，求線框運動3m的過程中水平拉力所做的功；
（2）若在圖示位置給線框一初速度,線框的PQ邊恰能運動到磁場區(qū)域II的右邊界,設(shè)線框全部在區(qū)域I中運動時產(chǎn)生的熱量為Q₁,線框全部在區(qū)域II中運動時產(chǎn)生的熱量為Q₂，求。
 

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14.D   15.BC    16.acd   17。AC   18。AD  19.ACD    20．ABD     21。BD

22. I..  4.945     650

II. (每空2分，圖2分，共12分)

(a)滑片P位置不變（或保持R不變）；調(diào)節(jié)電阻箱R₁；

(b)r；

(c)5810；

(d)如圖；3.4（或3.45或3.448）．

23．解：

⑴小球在豎直方向做自由落體運動，            （2分）    

水平方向做勻速直線運動                         （2分）    

得：                          （1分）

⑵設(shè)軌道半徑為r，A到D過程機(jī)械能守恒：

                       （3分）

在A點：                         （2分）

在D點：                           （2分） 

由以上三式得：

            （2分）  

由圖象縱截距得：6mg=12   得m=0.2kg                （2分）

由L=0.5m時   △F=17N                              （1分）

代入得：

r=0.4m                                   （2分）

24.(18分)

(1)小球A受到向上的電場力Eq=0.05N                           (1分)

受到向上的洛侖茲力qvB=0.05N                                 (1分)

受到向下的重力mg=0.1N                                       (1分)

由于qE+qvB=mg                                               (2分)

所以小球A和水平面之間的擠壓力為零，因此小球A不受摩擦力作用，小球A向右做勻速直線運動.                                                     (2分)

小球A與小球B碰撞動量守恒定律mv₀=-mv₁+Mv₂               (2分)

v₂=2m/s                                                           (1分)

設(shè)小球B運動到圓軌道最高點的速度為v₃，則根據(jù)機(jī)械能守恒定律得

Mv₂²/2=2mgR+Mv₃²/2                                             (2分)

小球B做平拋運動，則x=v₃t                                    (2分)

2R=gt²/2                                                          (2分)

由以上各式聯(lián)立解得:16R²-1.6R+x²=0                        (2分)

R=0.05m時，x有最大值，最大值為xm=0.2m                      (2分)

25．（1）線框在區(qū)域I中，P距O點x時，PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 （1分）

MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為  （1分）

線框中的感應(yīng)電動勢為==V    （2分）

類似的，PQ在區(qū)域II中距中間邊界時，而MN在區(qū)域I中時，線框中的感應(yīng)電動勢為

=V  （2分）

線框全部在區(qū)域II中，PQ距中間邊界時線框中的感應(yīng)電動勢為

=V（2分）

由于線框勻速運動，故水平拉力做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱，則

=0．223J  （2分）

（2）線圈運動時產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢，，電量，

聯(lián)立化簡得  （1分）

設(shè)初速度為，右邊框到達(dá)中間界線時速度為，左邊框到達(dá)中間界線時速度為，則據(jù)動量定理有：

   （1分）

  （1分）

   （1分）

其中， （2分）

則， （1分）

故線框全部在在區(qū)域I運動時產(chǎn)生的熱量為  （1分）

線框全部在在區(qū)域II運動時產(chǎn)生的熱量為 （1分）

則（1分）