近期大功率储能技术受到媒体的广泛关注，其中飞轮储能是热点之一．为说明某种飞轮储能的基本原理，将模型简化为如图所示：光滑的”Π”型导轨水平放置，电阻不计，长度足够．轨道平行部分间距为L=1m，导轨上静止放置有长度也为L、质量为m=100kg、电阻为R1=0.1Ω的导体棒AB.导轨间虚线框区域有垂直轨道平面向上的均匀变化磁场．虚线框右侧区域有垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B=10T．图中开关S接a，经过足够长时间，棒AB向右匀速运动，速度为v=100m/s.然后若将开关S接b，棒AB可作为电源对电阻R2供电，电阻R2=0.9Ω.
（1）开关S接a，棒AB匀速运动时，虚线框中的磁场磁通量每秒钟变化多少？
（2）求开关S接b的瞬间棒AB的加速度．
（3）求开关S接b后R2产生的总热量Q.
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近期大功率储能技术受到媒体的广泛关注，其中飞轮储能是热点之一．为说明某种飞轮储能的基本原理，将模型简化为如图所示：光滑的”Π”型导轨水平放置，电阻不计，长度足够．轨道平行部分间距为L=1m，导轨上静止放置有长度也为L、质量为m=100kg、电阻为R1=0.1Ω的导体棒AB.导轨间虚线框区域有垂直轨道平面向上的均匀变化磁场．虚线框右侧区域有垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B=10T．图中开关S接a，经过足够长时间，棒AB向右匀速运动，速度为v=100m/s.然后若将开关S接b，棒AB可作为电源对电阻R2供电，电阻R2=0.9Ω.
（1）开关S接a，棒AB匀速运动时，虚线框中的磁场磁通量每秒钟变化多少？
（2）求开关S接b的瞬间棒AB的加速度．
（3）求开关S接b后R2产生的总热量Q.
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过山车是青少年喜欢的一种游乐项目。为了研究过山车的原理，可简化为如图所示模型：让质量为m的小球在光滑竖直圆轨道上做圆周运动，在轨道的最高点和最低点分别安装有压力传感器。让小球从同一位置静止下滑，经多次测量得到最高点和最低点压力的平均值分别为F1、F2，则当地的重力加速为
A. 
B. 
C. 
D. 
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玩具弹簧枪等弹射装置的工作原理可简化为如下模型：光滑水平面有一轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一自由端位于O点，用一滑块将弹簧的自由端（与滑块未拴接）从O点压缩至A点后由静止释放，如图所示。则滑块自A点释放后运动的v－t图象可能是下图中的（ ）
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（20分）同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用，其基本原理简化为如图所示的模型。M、N为两块中心开有小孔的平行金属板。质量为m、电荷量为+q的粒子A（不计重力）从M板小孔飘入板间，初速度可视为零，每当A进入板间，两板的电势差变为U，粒子得到加速，当A离开N板时，两板的电荷量均立即变为零。两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场，A在磁场作用下做半径为R的圆周运动，R远大于板间距离，A经电场多次加速，动能不断增大，为使R保持不变，磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。求
（1）A运动第1周时磁场的磁感应强度B1的大小；
（2）在A运动第n周的时间内电场力做功的平均功率
；
（3）若有一个质量也为m、电荷量为+kq（k为大于1的整数）的粒子B（不计重力）与A同时从M板小孔飘入板间，A、B初速度均可视为零，不计两者间的相互作用，除此之外，其他条件均不变，下图中虚线、实线分别表示A、B的运动轨迹。在B的轨迹半径远大于板间距离的前提下，请指出哪个图能定性地反映A、B的运动轨迹，并经推导说明理由。
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（20分）同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用，其基本原理简化为如图所示的模型。M、N为两块中心开有小孔的平行金属板。质量为m、电荷量为+q的粒子A（不计重力）从M板小孔飘入板间，初速度可视为零，每当A进入板间，两板的电势差变为U，粒子得到加速，当A离开N板时，两板的电荷量均立即变为零。两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场，A在磁场作用下做半径为R的圆周运动，R远大于板间距离，A经电场多次加速，动能不断增大，为使R保持不变，磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。求
（1）A运动第1周时磁场的磁感应强度B1的大小；
（2）在A运动第n周的时间内电场力做功的平均功率
；
（3）若有一个质量也为m、电荷量为+kq（k为大于1的整数）的粒子B（不计重力）与A同时从M板小孔飘入板间，A、B初速度均可视为零，不计两者间的相互作用，除此之外，其他条件均不变，下图中虚线、实线分别表示A、B的运动轨迹。在B的轨迹半径远大于板间距离的前提下，请指出哪个图能定性地反映A、B的运动轨迹，并经推导说明理由。
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小明通过3D打印制作的储能飞轮（可视为一定厚度的圆盘）在高速旋转时抖动明显，他认为是飞轮材料质量分布不均匀导致，并且可以通过在适当位置磨削掉适当质量来矫正，为此他设计了如下实验：
将带飞轮的电动机固定在压力传感器的水平面板上，压力传感器检测电动机对其表面的压力；在飞轮外缘侧面涂上一条很细的反光条，飞轮的轴心正下方固定光电传感器，用来检测侧面反射回的光强度。给电动机通电后，其旋转方向如图l中所示，将两传感器采集的信号输入电脑，得到如图2中的两条曲线。请回答：（结果均保留两位有效数字）
(1)电动机的转速为____转／分。
(2)从反光条所在的位置开始测量，逆时针方向经过圆心角θ=____的半径上某处需要磨削。
(3)已知飞轮直径为120mm，如果在其背面离边缘l0mm处进行磨削，需要磨掉的质量m= ___ _Kg。
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健身车的磁控阻力原理如图所示，在铜质飞轮的外侧有一些磁铁（与飞轮不接触），人在健身时带动飞轮转动，磁铁会对飞轮产生阻碍，拉动控制拉杆可以改变磁铁与飞轮间的距离。则（ ）
A. 飞轮受到阻力大小与其材料密度有关
B. 飞轮受到阻力大小与其材料电阻率无关
C. 飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，其受到的阻力越大
D. 磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮转速越大，其受到阻力越大
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电磁弹射是我国最新研究的重大科技项目，原理可用下述模型说明。如图甲所示，虚线MN右侧存在一个竖直向上的匀强磁场，一边长L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上，电阻为R，质量为m，ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界。t＝0时起磁感应强度B随时间t的变化规律是B＝B0＋kt(k为大于零的常数)，空气阻力忽略不计。
(1)求t＝0时刻，线框中感应电流的功率P；
(2)若线框cd边穿出磁场时速度为v，求线框穿出磁场过程中，安培力对线框所做的功W及通过导线截面的电荷量q；
(3)若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，证明：载物线框匝数越多，t＝0时线框加速度越大。
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电磁弹是我国最新研究的重大科技项目，原理可用下述模型说明．如图甲所示，虚线MN右侧存在竖直向上的匀强磁场，边长为L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上，电阻为R，质量为m，ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界．t=0时起磁感应强度B随时间t的变化规律是B=B0+kt（k为大于零的常数）．空气阻力忽略不计．
（1）求t=0时刻，线框中感应电流的功率P；
（2）若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，证明：载物线框匝数越多，t=0时线框加速度越大．
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