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随着科学技术的发展,磁动力作为一种新型动力系统已经越来越多的应用于现代社会,如图13所示为电磁驱动装置的简化示意图,两根平行长直金属导轨倾斜放置,导轨平面与水平面的夹角为q,导轨的间距为L,两导轨上端之间接有阻值为R的电阻。质量为m的导体棒ab垂直跨接在导轨上,接触良好,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=tanθ,导轨和导体棒的电阻均不计,且在导轨平面上的矩形区域(如图中虚线框所示)内存在着匀强磁场,磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度的大小为B。(导体棒在运动过程中始终处于磁场区域内)

(1)若磁场保持静止,导体棒在外力的作用下以速度v0沿导轨匀速向下运动,求通过导体棒ab的电流大小和方向;

(2)当磁场以某一速度沿导轨平面匀速向上运动时,可以使导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动,求磁场运动的速度大小;

(3)为维持导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动,外界必须提供能量,此时系统的效率η为多少。(效率是指有用功率对驱动功率或总功率的比值)


(1)磁场静止,导体棒以速度v0向下切割磁感线

感应电动势:  …………………………………………………(2分)

感应电流:  ………………………………………………(2分)

由右手定则判定,电流的方向由b指向a ………………………………… (2分)

(2)磁场带动导体棒共同向上运动受力如图所示:

感应电动势: …………………… (2分)

感应电流:  ………………  (1分)

安培力: …………………………………   (1分)

平衡方程: ……………   (1分)

得:       (1分)

(3)导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动时,

感应电流:  ……………………………………………  (1分)

导体棒中焦耳热功率: …………………  (1分)

摩擦生热功率: ……………………………………(1分)

克服重力做功的功率: ……………(1分)

系统的总功率: ………………………………………… (1分)

系统的效率:

………  (1分)


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:


如图所示,小圆盘。水平固定,带电量为+Q,从盘心O处释放一个带电量为+q、质量为m的小球,由于电场力的作用,小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的c点, Oc=h1,又知过竖直线b点时小球的速度最大,Ob=h2,重力加速度为g,规定圆盘的电势为零。由此可确定

A. b点的场强大小为

B. c点的场强大小为

C. b点的电势为

D. c点的电势为

 

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如图所示的“碰撞球”实验装置中,n个小球都用长为L的细线悬挂起来,处在同一水平高度且并排在一条直线上,相邻两球的间隙很小。已知各小球间的质量关系为,各小球间的碰撞无机械能损失,重力加速度为g,初始时,将左边的小球1向左拉离60O角后由静止释放.试求:

(1)小球1碰撞小球2之前的速度的大小;

(2)在1、2两球碰撞后的瞬间,小球2的速度的大小;

(3)若在相邻两个小球都完成一次碰撞后,小球n可在竖直面内做圆周运动并能通过其正上方的最高点,n的取值至少为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:


如图甲,光滑的水平面上有三个滑块的质量均等于1kg;被一根轻质弹簧连接在一起,处于静止状态;在t=0时,滑块突然以水平向右的速度与正碰,并瞬间粘合成一个物体(记为);此后运动过程中弹簧始终处于弹性限度内,的速度随时间做周期性变化,如图乙。则:

⑴ 求滑块的初速度大小以及正碰中损失的机械能

⑵ 求滑块的质量;

⑶ 当滑块的速度变为瞬间,突然向左猛击一下它,使之突变为,求此后弹簧弹性势能最大值的表达式,并讨论取何值时,的最大值

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物理课上,教师做了一个奇妙的“电磁阻尼”实验。如图3所示,A是由铜片和绝缘细杆组成的摆,其摆动平面通过电磁铁的两极之间,当绕在电磁铁上的励磁线圈未通电时,铜片可自由摆动,要经过较长时间才会停下来。当线圈通电时,铜片摆动迅速停止。

某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路,经重复试验,均没出现摆动迅速停止的现象。对比老师的演示实验,下列四个选项中,导致实验失败的原因可能是(  )

A.线圈接在了交流电源上

B.电源的电压过高

C.所选线圈的匝数过多

D.构成摆的材料与老师的不同

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半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图(a)所示。有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图(b)所示。在t=0时刻平板之间中心有一重力不计,电荷量为q的静止微粒,则以下说法正确的是

A. 第2秒内上极板为正极        B. 第3秒内上极板为负极

C. 第2秒末微粒回到了原来位置  D. 第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.2πr2 /d  

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如图(a)是“测电池的电动势和内阻”的实验电路,如果采用一节新干电池进行实验,实验时会发现,当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时,电压表_____________, 原因是:________________________________,从而影响测量值的精确性.

为了较精确地测量一节新干电池的内阻,可用以下给定的器材和一些导线来完成实验,器材:量程3V的理想电压表V,量程0.6A的电流表A(具有一定内阻),定值电阻R0(R0=1.5Ω),滑动变阻器R1(0 ~ 10Ω),滑动变阻器R2(0 ~ 200Ω),开关S.

(1)实验电路原理图如图(b),加接电阻R0有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是                                               .

(2)为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用        (填R1或 R2).

(3)用笔画线代替导线在图(c)丙中完成实物连接图.

(4)实验中改变滑动变阻器的阻值,测出几组电流表和电压表的读数在给出的U-I坐标系中画出U-I图线如图(d)所示,则新干电池的内阻r =_____Ω

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如图所示,在倾角为的光滑固定斜面上,有两个质量均为的小球,它们用劲度系数为的轻弹簧连接,现对施加一水平向右的恒力,使均静止在斜面上,此时弹簧的长度为,下列说法正确的是

A.弹簧的原长为 

B.水平恒力大小为

C.撤掉恒力的瞬间小球A的加速度为

D.撤掉恒力的瞬间小球B的加速度为

 


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为研究钢球在液体中运动时所受阻力的阻力常数,让钢球从某一高度竖直下落进入液体中运动,用闪光照相的方法拍摄出钢球在不同时刻的位置,如图所示。已知钢球在液体中运动时所受阻力Fkv2,闪光照相机的闪光频率为f,图中刻度尺的最小分度为s0,钢球质量为m,则阻力常数k的表达式为________.

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