练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    12．月球探测器在月面实现软着陆是非常困难的，探测器接触地面瞬间速度为竖直向下的v1，大于要求的软着陆速度v0，为此，科学家们设计了一种叫电磁阻尼缓冲装置，其原理如图所示．主要部件为缓冲滑块K和绝缘光滑的缓冲轨道MN、PQ．探测器主体中还有超导线圈（图中未画出），能在两轨道间产生垂直于导轨平面的匀强磁场．导轨内的缓冲滑块由高强绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合单匝矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，ab边长为L．当探测器接触地面时，滑块K立即停止运动，此后线圈与轨道间的磁场发生作用，使探测器主体做减速运动，从而实现缓冲．已知装置中除缓冲滑块（含线圈）外的质量为m，月球表面的重力加速度为$\frac{g}{6}$，不考虑运动磁场产生的电场．
    （1）当缓冲滑块刚停止运动时，判断线圈中感应电流的方向和线圈ab边受到的安培力的方向；
    （2）为使探测器主体减速而安全着陆，磁感应强度B应满足什么条件？
    （3）当磁感应强度为B0时，探测器主体可以实现软着陆，若从v1减速到v0的过程中，通过线圈截面的电量为q．求该过程中线圈中产生的焦耳热Q．

    分析 （1）运用右手定则判断感应电流的方向，运用左手定则判断安培力的方向．
    （2）为了使探测器作减速运动，其所受的安培力需大于其自身重力，据此列式，求得匀强磁场的磁感应强度B应满足的条件．
    （3）根据通过线圈截面的电量求出探测器下降的高度，线圈产生的焦耳热等于探测器机械能的变化量．由能量守恒求解焦耳热Q．

    解答 解：（1）根据右手定则知，线圈中产生的感应电流的方向为a→d→c→b→a．
    由左手定则知，ab边所受到的安培力的方向是竖直向下．
    （2）为了使探测器主体减速而安全着陆，当它的速度为v0时，ab产生的感应电动势为：E=BLv0
    回路中感应电流为：I=$\frac{E}{R}$
    ab所受的安培力大小为：F=BIL
    由于F≥m•$\frac{1}{6}$g
    解得：B≥$\frac{1}{L}$$\sqrt{\frac{mgR}{6{v}_{0}}}$
    （3）根据电流的定义式、闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律得
      I=$\frac{q}{t}$
     I=$\frac{E}{R}$
     E=$\frac{△φ}{t}$
    又△φ=B0Lh
    联立 h=$\frac{qR}{B0L}$
    根据能量转化和守恒定律得：
    Q=$\frac{1}{2}$m（${v}_{1}^{2}$-${v}_{0}^{2}$）+$\frac{1}{6}$mgh
    即得：Q=$\frac{1}{2}$m（${v}_{1}^{2}$-${v}_{0}^{2}$）+$\frac{mgqR}{6{B}_{0}L}$
    答：（1）线圈中产生的感应电流的方向为a→d→c→b→a．ab边所受到的安培力的方向是竖直向下．
    （2）为使探测器主体减速而安全着陆，磁感应强度B应满足的条件是：B≥$\frac{1}{L}$$\sqrt{\frac{mgR}{6{v}_{0}}}$．
    （3）该过程中线圈中产生的焦耳热Q为$\frac{1}{2}$m（${v}_{1}^{2}$-${v}_{0}^{2}$）+$\frac{mgqR}{6{B}_{0}L}$．

    点评 对于电磁感应问题，若知道电荷量，往往根据电荷量与磁通量变化量的关系能求出导体通过的距离，焦耳热常常运用能量守恒求解．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    20．关于速度、速度变化、加速度，下列说法中正确的是（　　）
    A．速度变化越大，加速度越大
    B．速度变化越快，加速度越大
    C．加速度方向保持不变，速度方向也一定保持不变
    D．加速度不断减小，速度不一定减小

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    1．一个汽车刹车做匀变速直线运动，其速度方程满足v=5-2t（m/s）．下列正确的是（　　）
    A．该物体运动的初速度为5m/sB．加速度为-2m/s2
    C．3s内的位移大小为6mD．3s内的位移大小为6.25m

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    18．如图所示，一个质量较大的小球在两个橡皮筋的作用下处于平衡状态，两个弹簧测力计的示数可以表示拉力的大小（1）小球的重力产生什么样的作用效果？
    （2）如果增加两橡皮筋的夹角，会发现两弹簧测力计的示数如何变化？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    7．如图所示，水平放置的带小孔的金属薄板间有匀强电场，薄板的上极板电势高于下极板，板间距d=1.25m．M恰好在薄板小孔P、N的正上方，距上极板的距离h=1.25m．若从M处由静止释放一个质量m=1×10-3kg电荷量为qa=-4×10-3C的带电小球a，小球a恰好能到达下极板的N孔处而未穿出极板，现若将m=1×10-3kg电荷量为qb=-5×10-3C的带电小球b从M点由静止释放，重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）
    A．薄板间的匀强电场的电场强度为3×105N/C
    B．薄板间的匀强电场的电场强度为5×105N/C
    C．带电小球a从M处下落至下极板的时间为1.0s
    D．带电小球b从M处下落的过程中机械能的变化量为-$\frac{1}{48}$J

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    17．如图所示，在光滑绝缘水平面上，两个带等量正电的点电荷M、N分别固定在A、B两点，O为A、B连线的中点，C、D在AB的垂直平分线上．在C点处由静止释放一个带负电的小球P（不改变原来的电场分布），此后P在C点和D点之间来回运动，则（　　）
    A．若小球P在经过C点时带电量突然减小则它将会运动到CD两点之外
    B．若小球P在经过C、O之间某处时带电量减小，则它将会运动到CD两点之外
    C．若小球P在经过C点时，点电荷M、N的带电量同时等量增大，则它将会运动到CD两点之外
    D．若小球P在经过C、O之间某处时，点电荷M、N的带电量同时等量增大，则它以后不可能再运动到C点

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    4．用一条长为1米的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0×10-2kg，所带电荷量为+2.0×10-8C，现加一水平向右的匀强电场，平衡时绝缘绳与铅垂钱成30°夹角．求：
    （1）这个匀强电场的电场强度．
    （2）若取虚线位置的电势为零，求小球在匀强电场中的电势能大小．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    1．如图所示，斜面体固定在水平面上，斜面粗糙．一带正电的绝缘物体自斜面上端由静止释放，设物体由顶端滑到底端所用的时间为t．下列几种情况能使物体下滑时间t减少的是（设整个运动过程中物体始终没有离开斜面）（　　）
    A．在物体运动所在的空间加上竖起向下的匀强电场
    B．在物体运动所在的空间加上水平向右的匀强电场
    C．在物体运动所在的空间加上垂直纸面向里的匀强磁场
    D．在物体运动所在的空间加上垂直纸面向外的匀强磁场

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    2．如图所示，Y和Y′是真空中一对水平放置的平行金属板，板间距离为d，板长为L，两板间电势差为U，板间电场可视为匀强电场．现有一电荷量为+q、质量为m的带电粒子，以水平初速度v0射入板间．已知该粒子能射出金属板，求：
    （1）若不计粒子重力，带电粒子射出金属板时速度v的大小；
    （2）若不计粒子重力，在带电粒子通过平行金属板的过程中，电场力所做的功W．
    （3）极板间既有电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势φ的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”的φG概念．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案