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(2013·天津市十二区县重点学校高三毕业班二联,12题)(20分)电磁缓冲装置,能够产生连续变化的电磁作用力,有效缓冲车辆问的速度差,避免车辆间发生碰撞和追尾事故。该装置简化为如下物理模型:如图所示,水平面上有一个绝缘动力小车,在动力小车上竖直固定着一个长度、宽度的单匝矩形纯电阻金属线圈,线圈的总电阻为R,小车和线圈的总质量为m,小车运动过程中所受阻力恒为。开始时,小车静止在缓冲区域的左侧,线圈的右边刚好与宽为d(d>)的缓冲区域的左边界重合。缓冲区域内有方向垂直线圈平面向里、大小为B的匀强磁场,现控制动力小车牵引力的功率,让小车以恒定加速度a驶入缓冲区域,线圈全部进入缓冲区域后,立即开始做匀速直线运动,直至完全离开缓冲区域,整个过程中,牵引力的总功为W。
(1)线圈进入磁场过程中,通过线圈横截面的电量:
(2)写出线圈进入磁场过程中,牵引力的功率随时间变化的关系式:
(3)线圈进入磁场过程中,线圈中产生的焦耳热。
(1)如图所示,abcd为单匝矩形线圈,边长ab=10 cm,bc=20 cm.该线圈的一半位于具有理想边界、磁感应强度为0.1T、宽为20 cm的匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直.若线圈绕通过ab边的轴以100p rad/s的角速度匀速旋转,当线圈由图示位置转过90° 时的瞬时感应电动势大小为________V.
(2)某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.
(Ⅰ)请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当:
①________;
②________.
(Ⅱ)该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带,取连续的六个点A、B、C、D、E、F为计数点,测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5,若打点的时间间隔为T,则打E点时重物速度的表达式为vE=________.
(3)冬、春季节降水量少,广东沿海附近水位较低,涨潮时海水倒灌出现所谓咸潮现象,使沿海地区的城市自来水中的离子浓度较高,水质受到影响,为了研究咸潮出现的规律,某同学设计了一个监测河水电阻率的实验.它在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极,如下图(1)所示,两电极相距L=0.314 m,其间充满待测的河水.安装前他用如下图(2)的游标卡尺(图为卡尺的背面)测量玻璃管的内径,结果如下图(3)所示.
他还选用了以下仪器:量程15 V、内阻300 kΩ的电压表,量程300μA、内阻50 Ω的电流表,最大阻值为1 kΩ的滑动变阻器,电动势E=12 V、内阻r=6Ω的电池组,开关等各一个,以及导线若干.下图(4)坐标中包括坐标为(0,0)的点在内的9个点表示他测得的9组电流I、电压U的值.
根据以上材料完成以下问题:
(a)测量玻璃管内径时,应将上图(2)中的游标卡尺的A、B、C三部分中的________与玻璃管内壁接触(填代号);
(b)玻璃管的内径d=________mm;
(c)图(4)中的9个点表示实验中测得的9组电流I、电压U的值,试写出根据此图求R值的步骤:________.
(d)上图(5)中的实物仪器部分已连线,将其他部分连接成能测出上图(4)数据的实物连接图;
(e)开头闭合前滑动变阻器的滑片应先滑至________端.
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