小伟同学在看到电梯坠落事故的新闻报道后﹐他想利用所学知识设计了一个电梯坠落时确保其安全落地的电磁缓冲装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓电梯和地面间的冲击力。如图甲所示,在电梯的底盘安装有均匀对称的8台电磁缓冲装置,电磁缓冲结构示意图如图乙所示。在缓冲装置的底板上,沿竖直方向固定着两个光滑绝缘导轨PQ、MN。导轨内侧安装电磁铁(图中未画出),能产生垂直于导轨平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成,滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,匝数为n,ab边长为L。假设整个电梯以速度v0与地面碰撞后,滑块K立即停下,此后在线圈与轨道的磁场作用下使电梯箱体减速,从而实现缓冲。已知电梯质量为m,重力加速度为g,一切摩擦阻力不计,缓冲装置质量忽略不计。
(1)求滑块K的线圈中最大感应电动势的大小;
(2)若滑块K停下后电梯箱体向下移动距离h后速度为零,则此过程中每个缓冲线圈abcd中通过的电量和产生的焦耳热各是多少?
(3)若要使缓冲滑块K实线最大限度的缓冲功能,且缓冲时间为t,则缓冲装置中的光滑导轨PQ和MN长度至少多长?
(1)求滑块K的线圈中最大感应电动势的大小;
(2)若滑块K停下后电梯箱体向下移动距离h后速度为零,则此过程中每个缓冲线圈abcd中通过的电量和产生的焦耳热各是多少?
(3)若要使缓冲滑块K实线最大限度的缓冲功能,且缓冲时间为t,则缓冲装置中的光滑导轨PQ和MN长度至少多长?
更新时间:2023-02-05 17:18:55
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【推荐1】如图所示,CD、EF是两条水平放置、阻值可忽略且间距为L的足够长平行金属导轨,左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接,弯曲轨道上端接有一阻值为R的电阻,水平导轨所在空间存在磁感应强度大小为B。方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。将一阻值也为R、质量为m的导体棒从弯曲轨道上高为h处由静止释放,导体棒在水平导轨上运动距离d停止。已知导体棒与水平导轨接触良好,它们之间动摩擦因数为。求导体棒从释放到最终停止过程中:
(1)通过电阻R的最大电流;
(2)流过电阻R的电荷量;
(3)电阻R中产生的焦耳热。
(1)通过电阻R的最大电流;
(2)流过电阻R的电荷量;
(3)电阻R中产生的焦耳热。
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【推荐2】如图甲所示,一等腰直角三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板下方,图中的水平虚线过ab、ac边中点,在虚线的下方存在垂直于导线框所在平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小随时间变化的图像如图乙所示。已知直角边长,导线框的电阻,求:
(1)在时,导线框所受安培力的大小。
(2)在到时间内,导线框产生的焦耳热。
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【推荐3】如图甲所示,光滑绝缘水平面上,磁感应强度B=2T的匀强磁场以虚线MN为左边界,MN的左侧有一质量m=0.1kg,bc边长L1=0.2m,电阻R=2Ω的矩形线圈abcd.t=0时,用一恒定拉力F拉线圈,使其由静止开始向右做匀加速运动,经过时间1s,线圈的bc边到达磁场边界MN,此时立即将拉力F改为变力,又经过1s,线圈恰好完全进入磁场.整个运动过程中,线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图乙所示.
(1)求线圈bc边刚进入磁场时的速度v1和线圈在第ls内运动的距离x;
(2)写出第2s内变力F随时间t变化的关系式;
(3)求出线圈ab边的长度L2.
(1)求线圈bc边刚进入磁场时的速度v1和线圈在第ls内运动的距离x;
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【推荐1】如图所示,、为间距的足够长平行光滑导轨,。导轨平面与水平面间的夹角,间连接有一个的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为。将一根质量为的金属棒紧靠放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计。现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与平行。当金属棒滑行至处时达到稳定速度,距离为,问:()
(1)当金属棒滑行至处时回路中的电流是多大?
(2)当金属棒滑行至处时回路中产生的焦耳热是多少?
(3)金属棒从静止开始到达到稳定速度的过程中流过电阻R的电荷量?金属棒从静止开始到达到稳定速度所用的时间是多少?
(1)当金属棒滑行至处时回路中的电流是多大?
(2)当金属棒滑行至处时回路中产生的焦耳热是多少?
(3)金属棒从静止开始到达到稳定速度的过程中流过电阻R的电荷量?金属棒从静止开始到达到稳定速度所用的时间是多少?
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【推荐2】如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨上端跨接一定值电阻R,导轨电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上,金属棒的质量为m、电阻也为R,重力加速度为g,将金属棒由静止释放。
(1)若匀强磁场的方向垂直于导轨所在的平面向上,求金属棒下滑的最大速度v1。
(2)在(1)的情况下,当金属棒沿导轨下滑距离为s时速度达到最大值。求下滑距离为s的过程中,电路产生的焦耳热。
(3)若匀强磁场的方向竖直向上,求金属棒下滑的最大速度v2。
(1)若匀强磁场的方向垂直于导轨所在的平面向上,求金属棒下滑的最大速度v1。
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【推荐3】磁悬浮列车
磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车,它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。
1.有一种磁悬浮地球仪,通电时,地球仪会悬浮起来(如图甲),其原理如图乙所示,底座是线圈,地球仪是磁铁,通电时能让地球仪悬浮起来,则下列叙述中正确的是( )
2.上海磁悬浮线路需要转弯的地方有三处,其中最大转弯处半径达到8000米,而转弯处最小半径也达到1300米。一个质量50kg的乘客坐在以360km/h不变速率驶过半径2500米弯道的车厢内,重力加速度g取,下列说法不正确的是( )
3.与“磁悬浮”对应的一种技术叫“电悬浮”。如图所示,竖直平面内有a、b、c三个带电小球,其中a、b固定于绝缘水平面上,三球的连线恰好组成正三角形,“电悬浮”恰好能使小球c静止,则( )
4.图甲是磁悬浮实验车与轨道示意图,图乙是固定在车底部金属框abcd(车厢与金属框绝缘)与轨道上运动磁场的示意图。水平地面上有两根很长的平行直导轨PQ和MN,导轨间有竖直(垂直纸面)方向等间距的匀强磁场和,二者方向相反。车底部金属框的ad边宽度与磁场间隔相等,当匀强磁场和同时以恒定速度沿导轨方向向右运动时,金属框会受到磁场力,带动实验车沿导轨运动。设金属框垂直导轨的ab边长、总电阻,实验车与线框的总质量,磁感应强度,磁场运动速度。已知悬浮状态下,实验车运动时受到恒定的阻力,求:
①设时刻,实验车的速度为零,求金属框受到的磁场力的大小和方向;
②求实验车的最大速率;
③实验车以最大速度做匀速运动时,为维持实验车运动,外界需提供的总功率是多少?
磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车,它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。
1.有一种磁悬浮地球仪,通电时,地球仪会悬浮起来(如图甲),其原理如图乙所示,底座是线圈,地球仪是磁铁,通电时能让地球仪悬浮起来,则下列叙述中正确的是( )
A.增大线圈中的电流,地球仪静止时受到的磁力变大 |
B.线圈电路中的电源必须是交流电源 |
C.线圈的a端应连接直流电源的正极 |
D.线圈的a端应连接直流电源的负极 |
A.弯道半径设计特别长可以使乘客在转弯时更舒适 |
B.弯道半径设计特别长可以减小转弯时列车的倾斜程度 |
C.乘客受到来自车厢的力大小约为539N |
D.乘客受到来自车厢的力大小约为200N |
A.a、b的电荷量必相等 |
B.a、b、c的电荷量必相等 |
C.a、b有可能带相反电性的电荷 |
D.c的重力大小等于a、c间的库仑斥力大小 |
①设时刻,实验车的速度为零,求金属框受到的磁场力的大小和方向;
②求实验车的最大速率;
③实验车以最大速度做匀速运动时,为维持实验车运动,外界需提供的总功率是多少?
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【推荐1】如图所示,足够长光滑导轨倾斜放置,导轨平面与水平面夹角θ=37°,导轨间距L=0.4m,其下端连接一个定值电阻R=2Ω,其它电阻不计.两导轨间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T.一质量为m=0.02kg的导体棒ab垂直于导轨放置,现将导体棒由静止释放,取重力加速度g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.
(1)求导体棒下滑的最大速度;
(2)求ab棒下滑过程中电阻R消耗的最大功率;
(3)若导体棒从静止加速到v=4m/s的过程中,通过R的电量q=0.26C,求R产生的热量Q.
(1)求导体棒下滑的最大速度;
(2)求ab棒下滑过程中电阻R消耗的最大功率;
(3)若导体棒从静止加速到v=4m/s的过程中,通过R的电量q=0.26C,求R产生的热量Q.
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【推荐2】如图所示,有一固定在水平面内的U形金属框架,整个轨道处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小B=1.0T。金属框架宽度L=0.5m,左端接有阻值R=0.6Ω的电阻,垂直轨道放置的金属杆ab接入电路中电阻的阻值r=0.4Ω,质量m=0.1kg。现让金属杆ab以v0=5.0m/s的初速度开始向右运动,不计轨道摩擦和轨道电阻。求:
(1)从金属杆ab开始运动到停下过程中,通过电阻R的电荷量q及金属杆ab通过的位移x;
(2)从金属杆ab开始运动到停下过程中,电阻R上产生的焦耳热QR。
(1)从金属杆ab开始运动到停下过程中,通过电阻R的电荷量q及金属杆ab通过的位移x;
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【推荐3】如图所示,在竖直平面内有相距为l、足够长的两根竖直光滑轨道ab、cd,阻值为R的电阻接在两导轨之间。ef是一质量为m、电阻不计且水平放置的导体杆,杆与ab、cd保持良好接触。整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)中,磁场方向与导轨平面垂直。现用一竖直向下的力拉导体杆,使导体杆从静止开始做加速度为(g为重力加速度大小)的匀加速运动,在时间t内阻值为R的电阻上产生的焦耳热为Q,不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。求:
(1)导体杆自开始向下运动到下降h高度的过程中通过杆的电荷量。
(2)导体杆下降h高度时所受拉力F的大小及导体杆自开始向下运动到下降h高度的过程中拉力所做的功。
(1)导体杆自开始向下运动到下降h高度的过程中通过杆的电荷量。
(2)导体杆下降h高度时所受拉力F的大小及导体杆自开始向下运动到下降h高度的过程中拉力所做的功。
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