磁懸浮列車動(dòng)力原理如下圖所示,在水平地面上放有兩根平行直導(dǎo)軌,軌間存在著等距離的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)BlB2,方向相反,B1=B2=lT,如下圖所示。導(dǎo)軌上放有金屬框abcd,金屬框電阻R=2Ω,導(dǎo)軌間距L=0.4m,當(dāng)磁場(chǎng)BlB2同時(shí)以v=5m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),求
小題1:如果導(dǎo)軌和金屬框均很光滑,金屬框?qū)Φ厥欠襁\(yùn)動(dòng)?運(yùn)動(dòng)性質(zhì)如何?
小題2:如果金屬框運(yùn)動(dòng)中所受到的阻力恒為其對(duì)地速度的K倍,K=0.18,求金屬框所能達(dá)到的最大速度vm是多少?
小題3:如果金屬框要維持(2)中最大速度運(yùn)動(dòng),它每秒鐘要消耗多少磁場(chǎng)能?
 

小題1:運(yùn)動(dòng) 變加速運(yùn)動(dòng)
小題2:=3.2m/s        
小題3:2.9J

小題1:運(yùn)動(dòng)。因磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí),框與磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng),adb邊切害蟲磁感線,框中產(chǎn)生感應(yīng)電流(方向逆時(shí)針),同時(shí)受安培力,方向水平向右,故使線框向右加速運(yùn)動(dòng),且屬于加速度越來越小的變加速運(yùn)動(dòng)。                                               
小題2:阻力f與安培力F安衡時(shí),框有vmf=Kvm=F=2IBL
其中I=E/R                                                                              ②
E=2BL(v-vm)                                                                    ③
①②③聯(lián)立得:
Kvm=2·[2BL(v-vm)/RBL
Kvm=(4B2L2v-4B2L2vm)/R
vm=4B2L2v/(KR+4B2L2)                                                             ④
=3.2m/s                                                                                  ⑤
小題3:框消耗的磁場(chǎng)能一部分轉(zhuǎn)化為框中電熱,一部分克服陰力做功。
據(jù)能量守恒
E=I2Rt+Kvm·vmt                                                                                          
E=[4B2L2(v-vm)2/R]·1+Kvm2·1
=+018×3.22
=2.9J
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

圖1是一臺(tái)發(fā)電機(jī)定子中的磁場(chǎng)分布圖,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極,它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯,它與磁極的柱面共軸。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿圓柱半徑、大小近似均勻的磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度B=0.050T
圖2是該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的示意圖(虛線表示定子的鐵芯M)。矩形線框abcd可繞過ad、cb 邊的中點(diǎn)并與圖1中的鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)軸oo′旋轉(zhuǎn),在旋轉(zhuǎn)過程中,線框的ab、cd邊始終處在圖1所示的縫隙內(nèi)的磁場(chǎng)中。已知ab邊長(zhǎng) l1=25.0cm, ad邊長(zhǎng) l2=10.0cm 線框共有N=8匝導(dǎo)線,放置的角速度。將發(fā)電機(jī)的輸出端接入圖中的裝置K后,裝置K能使交流電變成直流電,而不改變其電壓的大小。直流電的另一個(gè)輸出端與一可變電阻R相連,可變電阻的另一端P是直流電的正極,直流電的另一個(gè)輸出端Q是它的負(fù)極。
圖3是可用于測(cè)量阿伏加德羅常數(shù)的裝置示意圖,其中A、B是兩塊純銅片,插在CuSO4稀溶液中,銅片與引出導(dǎo)線相連,引出端分別為x、 y。
現(xiàn)把直流電的正、負(fù)極與兩銅片的引線端相連,調(diào)節(jié)R,使CuSO4溶液中產(chǎn)生I=0.21A的電流。假設(shè)發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻可忽略不計(jì),兩銅片間的電阻r是恒定的。
(1)求每匝線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。
(2)求可變電阻R與A、B間電阻r之和。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一塊小型的圓柱形磁鐵,從豎直放置的內(nèi)徑稍大于磁鐵直徑的厚鋁管(足夠長(zhǎng))上端由靜止釋放。有關(guān)磁鐵的運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力),下列說法正確的是( )
A.由于磁鐵不能吸引鋁管,所以磁鐵做自由落體運(yùn)動(dòng)
B.如果磁鐵的磁性足夠強(qiáng),磁鐵最終在鋁管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C.如果磁鐵的磁性足夠強(qiáng),磁鐵最終將懸浮在鋁管中
D.如果磁鐵的磁性足夠強(qiáng),磁鐵最終將可能返回到原位置

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,水平光滑平行導(dǎo)軌間距L=lm,左端接有阻值R=1.5的定值電阻,在距左端=2m處垂直導(dǎo)軌放置一根質(zhì)量m=1kg、電阻r=0.5的導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸,導(dǎo)軌的電阻可忽略,整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。
(1)若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的關(guān)系為(式中B的單位為T,的單位為s),為使導(dǎo)體棒保持靜止,求作用在導(dǎo)體棒上的水平拉力F隨時(shí)間變化的規(guī)律;
(2)若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度T恒定,時(shí)導(dǎo)體棒在水平拉力F的作用下從靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知s時(shí)F=3N,求此時(shí)導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0. 4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一個(gè)半徑 50 cm的圓形導(dǎo)軌,上面擱有互相垂直的兩根導(dǎo)體棒,一起以角速度rad/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。圓導(dǎo)軌邊緣和兩棒中央通過電刷與外電路連接,若每根導(dǎo)體棒的有效電阻為=" 0." 8Ω,外接電阻R=3. 9Ω,如圖所示,求:
(1)每半根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
(2)當(dāng)電鍵S接通和斷開時(shí)兩電表示數(shù)(假定)。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題



如圖,在豎直面內(nèi)有兩平行金屬導(dǎo)軌AB、CD。導(dǎo)軌間距為L,電阻不計(jì)。一根電阻不計(jì)的金屬棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)。棒與導(dǎo)軌垂直,并接觸良好。導(dǎo)軌之間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度為B。導(dǎo)軌右邊與電路連接。電路中的三個(gè)定值電阻阻值分別為2RRR。在BD間接有一水平放置的平行板電容器C,板間距離為d。
小題1:當(dāng)ab以速度v0勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí),電容器中質(zhì)量為m的帶電微粒恰好靜止。試判斷微粒的帶電性質(zhì),及帶電量的大小。
小題2:ab棒由靜止開始,以恒定的加速度a向左運(yùn)動(dòng)。討論電容器中帶電微粒的加速度如何變化。(設(shè)帶電微粒始終未與極板接觸。)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如下圖所示,水平地面上方的H高區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),水平界面PP′是磁場(chǎng)的上邊界,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向是水平的,垂直于紙面向里.在磁場(chǎng)的正上方,有一個(gè)位于豎直平面內(nèi)的閉合的矩形平面導(dǎo)線框abcd,ab長(zhǎng)為l1,bc長(zhǎng)為l2,H>l2,線框的質(zhì)量為m、電阻為R.現(xiàn)使線框abcd從高處自由落下,ab邊下落的過程中始終保持水平,已知線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中的運(yùn)動(dòng)情況是:cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)以后,線框先做加速運(yùn)動(dòng),然后做勻速運(yùn)動(dòng),直到ab邊到達(dá)邊界PP′為止.從線框開始下落到cd邊剛好到達(dá)水平地面的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求:

(1)線框abcd在進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,通過導(dǎo)線的某一橫截面的電荷量是多少?
(2)線框是從cd邊距邊界PP′多高處開始下落的?
(3)線框的cd邊到達(dá)地面時(shí)線框的速度大小是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖12-3所示,磁帶錄音機(jī)既可用作錄音,也可用作放音,其主要部件為可勻速行進(jìn)的磁帶a和繞有線圈的磁頭b,不論是錄音或放音過程,磁帶或磁隙軟鐵會(huì)存在磁化現(xiàn)象.下面對(duì)于它們?cè)阡浺、放音過程中主要工作原理的描述,正確的是(   )
A.放音的主要原理是電磁感應(yīng),錄音的主要原理是電流的磁效應(yīng)
B.錄音的主要原理是電磁感應(yīng),放音的主要原理是電流的磁效應(yīng)
C.放音和錄音的主要原理都是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用
D.錄音和放音的主要原理都是電磁感應(yīng)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

磁流體發(fā)電機(jī)可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能,是一種低碳環(huán)保發(fā)電機(jī),有著廣泛的發(fā)展前景,其發(fā)電原理示意圖如圖所示,將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量帶正電和負(fù)電的微粒,整體上呈電中性)沿垂直于磁場(chǎng)方向噴射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域有兩塊面積S、相距為d的平行金屬板與外電阻R相連構(gòu)成閉合電路,設(shè)氣流的速度為v,平行金屬板間的氣體電阻為r,則(  )
A.兩板間電勢(shì)差為U=Bdv
B.微粒的電荷量越大,流經(jīng)R的電流I越大
C.流經(jīng)R的電流為I=
Bdv
R
D.流經(jīng)R的電流為I=
Bdv
R+r

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同步練習(xí)冊(cè)答案