两根相距为
的足够长“U”形金属导轨,一端接有阻值为
电阻,折成如图甲所示放置,左半部分为与水平面成37°角的斜面,处于磁感应强度大小
、方向平行于斜面向上的匀强磁场中,右半部分处于水平面内,此区域有大小为
(大小未知)方向竖直向上的匀强磁场。质量均为
、长度均为
的金属细杆ab、cd与导轨垂直放置,两杆与导轨之间的动摩擦因数均为
,每根杆的电阻均为
;
时刻起,ab杆在如图乙所示随时间变化的外力F作用下,从静止开始沿导轨向右做匀加速直线运动,同时cd棒也由静止释放。(两导轨电阻不计,金属细杆始终没有离开各自导轨平面。
,
。求
(1)
时刻杆ab的加速度的大小,及感应强度
大小。
(2)cd杆从静止开始到达最大速度的时间。
(3)若在cd杆从静止到达最大速度过程中电阻R上产生焦耳热
,则这一过程中作用在ab杆上外力F做的功
为多少?
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(1)
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(2)cd杆从静止开始到达最大速度的时间。
(3)若在cd杆从静止到达最大速度过程中电阻R上产生焦耳热
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更新时间:2023-03-18 20:14:48
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【知识点】 电磁感应与电路的综合问题解读
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【推荐1】某中学兴趣小组研究了电机系统的工作原理,认识到电机系统可实现驱动和阻尼,设计了如图所示装置。电阻不计的“L型”金属导轨由足够长竖直部分和水平部分连接构成,竖直导轨间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B。导体棒ab与竖直导轨始终良好接触并通过轻质滑轮连接重物M,初始被锁定不动。已知导体棒ab的质量为m,重物M质量为3m,竖直导轨间距为d。电源电动势
,内阻为R,导体棒与定值电阻阻值均为R。
(1)把开关k接1,解除导体棒锁定,导体棒经时间t恰好开始匀速上升,求
①通过导体棒的电流方向;
②导体棒匀速上升时的速度;
③此过程导体棒上升的高度h;
(2)把开关k接2,解除导体棒锁定,导体棒经时间
、下落高度
时恰好开始匀速下落,求此过程中回路产生的总焦耳热。
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(1)把开关k接1,解除导体棒锁定,导体棒经时间t恰好开始匀速上升,求
①通过导体棒的电流方向;
②导体棒匀速上升时的速度;
③此过程导体棒上升的高度h;
(2)把开关k接2,解除导体棒锁定,导体棒经时间
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【推荐2】如图所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T,其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上,绝缘斜面上固定有“
”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MP和NP长度均为2.5m,MN连线水平,长为3m,以MN的中点O为原点,OP为x轴建立一维坐标系Ox,一根粗细均匀的金属杆CD,长度d为3m,质量m为1kg,电阻R为0.3Ω,在拉力F的作用下,从MN处以恒定速度v=1m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好),g取10m/s2。
(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m处电势差UCD;
(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式;
(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热。
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(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m处电势差UCD;
(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式;
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【推荐3】磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态,磁悬浮看起来简单,但是具体磁悬浮悬浮特性的实现却经历了一个漫长的岁月。由于磁悬浮技术原理是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化高新技术。
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,线圈电路中的电源应该使用_________ (选填“直流电源”或“交流电源”);为了增加地球仪漂浮的高度,可以采取的措施是:_________ 。
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2.某同学在查找了相关资料后也设计了一个磁悬浮实验,他找来了一个金属圆盘,用绝缘细线系在圆盘中心把它水平吊起来,再在圆盘下放置一螺线管,调整至细线、圆盘中心轴线、螺线管中心轴线共线(如图甲所示),规定图中螺线管中通的电流方向为正方向,他们给螺线管通以图乙所示的电流,并对金属圆盘何时能产生磁悬浮效应有不同的看法,能够产生悬浮效果的时刻有_________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/10/13f12f49-5ae7-4735-9d38-7aac30494e49.png?resizew=297)
3.在某次高速磁悬浮列车制动测试过程中,列车做匀减速直线运动直到速度为零,以列车运动方向为正方向,用t、x、v分别表示列车运动的时间、位移和速度。此过程中关于列车的运动,下列图像正确的是( )
4.目前,我国时速600公里高速磁悬浮列车研制已取得重大技术突破,列车速度的提高需要解决许多具体的技术问题,提高牵引力的功率就是其中之一。若列车以
的速度匀速行驶时,列车牵引系统的电功率为
,不计能量损失,列车受到的阻力大小为_________ N。在列车匀速行驶的过程中,所受阻力大小与速度大小成正比,当磁悬浮列车分别以
和
的速度匀速行驶时,列车牵引力的功率之比为_________ 。
5.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
(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
和
,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
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
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?
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,线圈电路中的电源应该使用
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2.某同学在查找了相关资料后也设计了一个磁悬浮实验,他找来了一个金属圆盘,用绝缘细线系在圆盘中心把它水平吊起来,再在圆盘下放置一螺线管,调整至细线、圆盘中心轴线、螺线管中心轴线共线(如图甲所示),规定图中螺线管中通的电流方向为正方向,他们给螺线管通以图乙所示的电流,并对金属圆盘何时能产生磁悬浮效应有不同的看法,能够产生悬浮效果的时刻有
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3.在某次高速磁悬浮列车制动测试过程中,列车做匀减速直线运动直到速度为零,以列车运动方向为正方向,用t、x、v分别表示列车运动的时间、位移和速度。此过程中关于列车的运动,下列图像正确的是( )
A.![]() | B.![]() |
C.![]() | D.![]() |
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5.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
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(1)设
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(2)求实验车的最大速率
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(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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