某种飞船的电磁缓冲装置结构简化图如图所示。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NP、MQ。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,磁感应强度为B。绝缘缓冲底座上绕有n匝闭合矩形线圈,线圈总电阻为R,ab边长为L。假设整个返回舱以速度与地面碰撞后,绝缘缓冲底座立即停下,船舱主体在磁场作用下减速,从而实现缓冲。返回舱质量为m,地球表面重力加速度为g,一切摩擦阻力不计,缓冲装置质量忽略不计。
(1)求绝缘缓冲底座的线圈中最大感应电流的大小
(2)若船舱主体向下移动距离H后速度减为v,此过程中缓冲线圈中通过的电量和产生的焦耳热各是多少?
(1)求绝缘缓冲底座的线圈中最大感应电流的大小
(2)若船舱主体向下移动距离H后速度减为v,此过程中缓冲线圈中通过的电量和产生的焦耳热各是多少?
更新时间:2023-05-26 10:28:09
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【推荐1】如图,为磁悬浮列车的原理图,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B1和B2,二者方向相反。导轨上有一个与磁场间距等宽的金属框abcd。当匀强磁场B1和B2同时以某一速度沿直轨道向右运动时,金属框也会沿直轨道运动,设金属框ab边长L=2m,匀强磁场的磁感应强度为B1=B2=5T,金属框的质量m=1kg,电阻为R=2Ω,设金属框受到的机械阻力总和(即空气阻力等)与其速度成正比,即f=kv、比例系数k=5N·s/m。(提示:若磁场与金属棒速度相等,则无动生电动势)
(1)若磁场运动速度为v0=5m/s,设在t=0时刻,金属框从如图位置启动,求此时金属框运动的加速度的大小;
(2)若磁场的运动速度稳定为v0=5m/s,求金属框的最大速度v1的大小;
(3)请定性分析当金属框以最大速度匀速运动时,该模型内的能量转化情况;
(4)请猜测实际在运行的磁悬浮列车的启动加速度与(1)中结果的大小关系,并分析两者区别的主要原因。
(1)若磁场运动速度为v0=5m/s,设在t=0时刻,金属框从如图位置启动,求此时金属框运动的加速度的大小;
(2)若磁场的运动速度稳定为v0=5m/s,求金属框的最大速度v1的大小;
(3)请定性分析当金属框以最大速度匀速运动时,该模型内的能量转化情况;
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【推荐2】如图所示,宽、长的矩形闭合线框,电阻为,线框以速度垂直于磁场方向匀速通过匀强磁场区域,匀强磁场宽,磁感应强度,问:
(1)边进入磁场后,它所受到的磁场力多大?
(2)整个过程中线框产生的热量是多少?
(1)边进入磁场后,它所受到的磁场力多大?
(2)整个过程中线框产生的热量是多少?
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适中
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【推荐1】如图所示,光滑绝缘水平面上方有两个方向相反的水平方向匀强磁场,竖直虚线为其边界,磁场范围足够大,磁感应强度的大小分别为B1=B,B2=3B,竖直放置的正方形金属线框边长为L,电阻为R,质量为m,线框通过一绝缘细线与套在光滑竖直杆上的质量为M的物块相连,滑轮左侧细线水平。开始时,线框与物块静止在图中虚线位置且细线水平伸直,将物块由图中虚线位置由静止释放,当物块下滑h时速度大小为v0,此时细线与水平方向夹角θ=30°,线框刚好有一半处于右侧磁场中。(已知重力加速度g,不计一切摩擦)求:
(1)此过程中通过线框截面的电荷量q;
(2)此时安培力的功率;
(3)此过程在线框中产生的焦耳热Q。
(1)此过程中通过线框截面的电荷量q;
(2)此时安培力的功率;
(3)此过程在线框中产生的焦耳热Q。
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【推荐2】如图所示,闭合矩形线框平放在足够大的绝缘水平面上,线框右侧有竖直向下的有界磁场,磁场宽度,磁感应强度。线框在水平向右的恒力的作用下,从图示位置由静止开始水平向右运动,边从磁场左侧刚进入磁场时,恰好做匀速直线运动,边从磁场右侧离开磁场前,线框再次做匀速直线运动。已知线框的质量,匝数匝,总电阻,其中边长,边长,整个过程中线框始终受到摩擦力。求:
(1)边刚进入磁场时的速度大小为;
(2)线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热。
(1)边刚进入磁场时的速度大小为;
(2)线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热。
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【推荐1】生活中常见的减速带是通过使路面稍微拱起从而达到使汽车减速的目的,其实我们也可以通过在汽车底部安装金属线框,通过磁场对金属线框的安培力来实现对汽车减速的目的。我们用单匝正方形金属线框代替汽车来模拟真实情境,如图所示,倾角为θ的粗糙斜面上平行等间距分布着很多个条形匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,方向垂直斜面向下,条形磁场区域的宽度及相邻条形无磁场区域的宽度均为L;金属线框的质量为m、电阻为R、边长为L,线框与斜面间的动摩擦因数为μ;线框ab边与磁场边界平行;某次模拟中金属线框ab边以某一速度进入第一个磁场区,当线框ab边刚进入第七个磁场区域时速度大小减小为刚进入第一个磁场区域时速度的五分之一,并以此速度匀速通过磁场,已知重力加速度为g,题中μ、θ、B、L、m和R均为已知量。求:
(1)线框匀速通过第七个磁场区域的时间;
(2)线框ab边刚进入第一个磁场区域时的加速度大小;
(3)线框ab边从进入第一个磁场区域到刚进入第七个磁场区域时所用的时间t。
(1)线框匀速通过第七个磁场区域的时间;
(2)线框ab边刚进入第一个磁场区域时的加速度大小;
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名校
【推荐2】如图(1)所示,一边长L=0.5m,质量m=0.5kg的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置处在方向竖直、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中。金属线框的一个边与磁场的边界MN重合,在水平拉力作用下由静止开始向右运动,经过t=0.5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流I随时间变化的图象如图(2)所示,试求在金属线框被拉出磁场的过程中,通过线框导线截面的电荷量及该金属框的电阻。
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