（2010?厦门二模）磁悬浮铁路系统是一种新型的交通运输系统，（如图1）它是利用电磁系统产生的吸引力或排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在导轨上．同时利用电磁力进行驱动．采用直线电机模式获得驱动力的列车可简化为如下情景：固定在列车下端的矩形金属框随车平移；轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度沿Ox方向按正弦规律分布，最大值为B₀，其空间变化周期为2d，整个磁场以速度v₁沿Ox方向向前高速平移，由于列车沿Ox方向匀速行驶速度v₂与磁场平移速度不同，而且v₁＞v₂，列车相对磁场以v₁-v₂的速度向后移动切割磁感线，金属框中会产生感应电流，该电流受到的向前安培力即为列车向前行驶的驱动力．设金属框电阻为R，长PQ=L，宽NP=d，求：
（1）如图2为列车匀速行驶时的某一时刻，MN、PQ均处于磁感应强度最大值处，此时金属框内感应电流的大小和方向．
（2）列车匀速行驶S距离的过程中，矩形金属线框产生的焦耳热．
（3）列车匀速行驶时所获得的最大驱动力的大小，并在图3中定性画出驱动力功率随时间变化在

2d

v1-v2

时间内的关系图线．

如图所示，固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M′N′和OP、O′P′间距都是l，二者之间固定有两组竖直半圆形轨道PQM和P′Q′M′，它们是用绝缘材料制成的，两轨道间距也均为l，且PQM和P′Q′M′的竖直高度均为4R，两组半圆形轨道的半径均为R．轨道的QQ′端、MM′端的对接狭缝宽度可忽略不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架．下层金属导轨接有电源，当将一金属杆沿垂直导轨方向搭接在两导轨上时，将有电流从电源正极流出，经过导轨和金属杆流回电源负极．此时金属杆将受到导轨中电流所形成磁场的安培力作用而运动．运动过程中金属杆始终与导轨垂直，且接触良好．当金属杆由静止开始向右运动4R到达水平导轨末端PP′位置时其速度大小v_P=4

gR

．已知金属杆质量为m，两轨道间的磁场可视为匀强磁场，其磁感应强度与电流的关系为B=kI（k为已知常量），金属杆在下层导轨的运动可视为匀加速运动，运动中金属杆所受的摩擦阻力、金属杆和导轨的电阻均可忽略不计．

（1）求金属杆在下层导轨运动过程中通过它的电流大小；
（2）金属杆由PP′位置无碰撞地水平进入第一组半圆轨道PQ和P′Q′，又在狭缝Q和Q′无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道QM和Q′M′的内侧．求金属杆由PP′处到MM′处过程中动量的增量；
（3）金属杆由第二个半圆轨道的最高位置MM′处，以一定的速度在M和M′处沿对接狭缝无碰撞地水平进入上层金属导轨后，能沿着上层金属导轨滑行．设上层水平导轨足够长，其右端连接的定值电阻阻值为r，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中（不计此时导轨中电流产生的磁场的影响）．求金属杆在上层水平金属导轨上能滑行过程中通过导体横截面的电荷量．

风能是一种环保型的可再生能源．据勘测，我国利用风力资源至少有2.53×10⁵MW，所以风能是很有开发前途的能源．风力发电是将风的动能通过风力发电机转化为电能的过程．某风力发电机将伞气的动能转化为电能的效率η=20%，空气密度ρ=1.3kg/m³，其有效受风面积S=20m²．此风力发电机输出U=250V稳定的直流电压，用它给如图11所示的皮带传送装置的电动机（电动机未画出）供电，输电线电阻不计．已知皮带传送装置的电动机的额定电压U_额=250V，允许消耗电功率的最大值P_电m=500W，线圈电阻R=5.0Ω，在该电动机消耗电功率达到最大值的情况下，电动机及皮带传送装置各部分由于摩擦而损耗的功率与皮带传送装置输出的机械功率之比为1：5．重力加速度g取10m/s²．
（1）求此风力发电机在风速v₁=10m/s时输出的电功率；
（2）求皮带传送装置的电动机消耗电功率达到最大值时，皮带传送装置输出的机械功率；
（3）已知传送带两端A、B之间距离s=10m，高度差h=4.0m．现将一货箱（可视为质点）无初速地放到传送带上A处，经t=1.0s后货箱与传送带保持相对静止，当货箱被运送至B处离开传送带时再将另一个相同的货箱以相同的方式放到A处，如此反复，总保持传送带上有一个（也只有一个）货箱．在运送货箱的过程中，传送带的运行速度始终保持v₂=1.0m/s不变．若要保证皮带传送装置的电动机所消耗电功率始终不超过P_电m=500W，货箱的质量应满足怎样的条件．

（2010?厦门二模）为了探究能量转化和守恒规律，某学习研究小组设计如图1所示装置进行实验．
（1）为了测定整个过程电路产生的焦耳热，需要知道螺线管线圈的电阻．用替代法测线圈电阻R_x的阻值可用如图2所示电路，图中R_S为电阻箱（R_S的最大阻值大于待测电阻R_x的阻值），S₂为单刀双掷开关，R₀为滑动变阻器．为了电路安全，测量前应将滑动变阻器的滑片P调至，电阻箱R_S阻值应调至（选填“最大”或“最小”）．闭合S₁开始实验，接下来有如下一些操作，合理的次序是（选填字母代号）：
A．慢慢移动滑片P使电流表指针变化至某一适当位置
B．将S₂闭合在1端
C．将S₂闭合在2端
D．记下电阻箱上电阻读数
E．调节电阻箱R_S的值，使电流表指针指在与上一次指针位置相同
（2）按图1所示装置安装实验器材后，将质量为0.50kg的条形磁铁拖一条纸带由静止释放，利用打点计时器打出如图3所示的纸带．磁铁下落过程中穿过空心的螺线管，螺线管与10Ω的电阻丝接成闭合电路，用电压传感器采集数据得到电阻两端电压与时间的U-t图，并转换为U²-t图，如图4所示．
①经分析纸带在打第14点时，条形磁铁已经离线圈较远了，打第14点时磁铁速度为米/秒．0～14点过程中，磁铁的机械能损失为焦耳．
②若螺线管线圈的电阻是90Ω，又从图4中U²-t图线与时间轴所围的面积约为103格，可以计算磁铁穿过螺线管过程中，在回路中产生的总电热是焦耳．
③实验结果机械能损失与回路中电流产生的热量相差较大，试分析其原因可能有．

为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住升降机，放开绳，升降机能到达地球上，人坐在升降机里．科学家控制卫星上的电动机把升降机拉到卫星上．已知地球表面的重力加速度g=10m/s²，地球半径R=6400km，地球自转周期为24h．某宇航员在地球表面用体重计称得体重为800N，站在升降机中，某时刻当升降机以加速度a=10m/s²垂直地面上升，这时此人再一次用同一体重计称得视重为850N，忽略地球公转的影响，根据以上数据（　　）

我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站．如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近，并将与空间站在B处对接．已知空间站绕月轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，下列说法中不正确的是（　　）

（2013?黄山模拟）质量为m=0.1kg的两个小球A和B，两物体与水平面的动摩擦因数μ相同，B静止放在足够长的粗糙水平面上的最左端，A放在高为h=5m的光滑曲面上．其中，A带电荷量为q=3×10^-4C的正电荷，与斜面、水平面的接触是绝缘的．B不带电．现在粗糙水平面上方空间加一水平向右的匀强电场，如图所示，场强E=10²N/C．A静止释放后下滑并与B发生多次对心碰撞，碰撞过程时间极短且碰撞过程中无机械能损失．A带电量不变，B始终不带电．（g=10m/s²）试求：

（1）A与B第一次碰撞后B的速度大小
（2）为使第二次碰撞发生在B静止之后，μ至少多大？
（3）取μ=0.2，整个运动过程中A、B同水平面摩擦产生热量的总和．

（2013?黄山模拟）如图所示，在直角坐标系的第Ⅰ象限中，OP档板与y轴之间存在方向竖直向上的大小未知的匀强电场，OP与x轴正方向夹角为45⁰．在第Ⅲ象限存在着垂直纸面向里的匀强磁场B₁，有一个电子从y轴负方向的M点以与y轴正方向成30⁰的初速度v进入第Ⅲ象限．已知OM=L，电子的电荷量为e，质量为m，不考虑重力和空气阻力．求：
（1）为使电子在第Ⅲ象限做匀速直线运动，可在第Ⅲ象限另加入一匀强电场E，求匀强电场E的大小方向
（2）电子从第Ⅲ象限做匀速直线运动进入第Ⅱ象限，若第Ⅱ象限也存在一个垂直纸面向里的大小未知的匀强磁场B₂，恰好让电子垂直打在y轴正方向上的N点（图中未标出）求B₂的大小N点的坐标．
（3）电子最终垂直打在OP挡板上的Q点（图中未画出）求电子从M点运动到Q点的总时间．

（2013?黄山模拟）如图甲所示，质量m=2kg的物体在水平面上向右做直线运动，过a点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得v-t图象如图乙所示（取重力加速度为g=10m/s²）求：
（1）物体再次回到a点时的速度大小
（2）力F的大小及物体与水平面间的动摩擦因数μ．