组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 电磁感应 > 电磁感应中的能量转化 > 线框进出磁场类问题 > 求线框进出磁场时电阻上生热
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:930 题号:22061061

“途灵底盘”是华为公司新推出的一款智能化多场景的汽车减震系统。电磁减震器是该系统中重要组成部分。小明同学在实验室中模拟电磁减震器的工作原理。在绝缘滑动杆上固定4个完全相同且相互紧靠(忽略线圈间距离)的矩形线圈,使其进入右侧由电磁铁产生的磁场做减速运动。右侧磁场的磁感应强度与电流之间的关系为,其中k=50T/A且产生的磁场范围足够大。已知滑动杆及线圈的总质量为m=1.0kg,每个矩形线圈的匝数均为匝,阻值R=1.0Ω,长为L=20cm,宽为d=10cm,整个过程不考虑互感影响,不计一切摩擦。

(1)若电磁铁中的电流为20mA,求线圈1完全进入磁场时的速度变化量

(2)若电磁铁中的电流为20mA且第3个线圈完全进入磁场时恰好减速为零,求线圈中产生的焦耳热Q

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解答题 | 适中 (0.65)
【推荐1】利用超导体可以实现磁悬浮.在水平桌面上放置一周长为L,质量为m的超导圆环,如图所示,一永磁铁在外力作用下,从圆环正上方缓慢下移至离桌面高H处撤去外力,永磁铁恰好平衡,此时圆环中的感应电流大小为I,其所在处磁场的磁感应强度大小为B,方向与水平成θ角.求

(1)从上往下看,超导圆环中感应电流的方向;
(2)桌面对圆环的支持力N
(3)经一段时间后,永磁铁会下移至离桌面高为h的位置处平衡.有观点认为,造成这种现象的原因是由于超导体有微小电阻(现有仪器无法测得),若圆环的截面面积为S,电阻率为ρ,电流保持不变,求这两次位置变化所经过的时间t
2018-05-23更新 | 413次组卷
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【推荐2】应用所学知识不仅可以解决“已知”的问题,也可以在质疑中探索“未知”的问题。某同学利用电磁阻尼现象设计了如图情境1所示的用于缓冲降落的原理简图。一边长为L、质量为m、总电阻为R的正方形导线框abcd竖直下落,进入磁感应强度为B的匀强磁场时开始做减速运动,线框平面始终在竖直平面内,且线框ad边始终与磁场的水平边界面平行。已知线框bc边刚进入磁场时线框的速率为v。重力加速度为g。空气阻力不计。
(1)求线框bc边刚进入磁场时线圈中的电流I
(2)若线框ad边刚要进入磁场时线框的速率减为,求线框在进入磁场的过程中所产生的焦耳热Q
(3)小明同学对“导线框全部进入磁场后下落的加速度为重力加速度g”这一观点,产生了质疑,并认为此时线框的加速度应当略小于重力加速度g。结合实际,小明把线框换成金属正方体,研究其在该磁场中的下落情况,如图情境2所示。已知该正方体的质量为M、边长为L
a.为便于定量分析,小明构建以下模型:假设正方体从静止开始一直在磁场中运动,平行磁感线的左右两个面可近似看作平行板电容器,电容为C。忽略正方体电阻。求该正方体下落的加速度大小a;并描述其运动性质。
b.目前实验室最强磁场的磁感应强度约为几十特。若正方体边长L=0.1m,质量M=5kg,上述a问模型中电容器电容的数量级约为。结合上述信息,针对“导线框全部进入磁场后下落的加速度为重力加速度g”这一说法,请阐述你的观点。
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