(1)侦测线框向下运动时电流的方向为顺时针还是逆时针?
(2)写出侦测线框由平衡位置向下运动时,侦测线框流入控制系统的电量q与位移x的大小关系式:
(3)某次侦测线框由平衡位置向下运动,流入控制系统的电量,这一过程底盘相对车轴做v=10m/s的匀速运动,求这-过程阻尼线圈吸收了多少机械能;
(4)某次侦测线框由平衡位置向下运动,流入控制系统的电量,求这一过程中安培力对阻尼线圈的总冲量.
(1)结合楞次定律进行分析。简单说明磁铁刚开始下落一小段距离时加速度a1的方向以及它和g的大小关系;
(2)若将空心铜管切开一条竖直狭缝,如图乙所示,强磁铁还从管内同样位置由静止开始下落,刚开始下落同样一小段距离时加速度为a2。直接写出a1、a2和g的大小关系;
(3)该情景中的定量计算非常复杂,我们不需要求解,却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析。实验中已经测得,强磁铁在铜管中下落的最大速度为v0;
a)若图甲的铜管足够长,设磁铁从静止开始下落时为,则符合磁铁下落时速度大小v随时间t变化关系的是: ;
b)强磁铁下落过程中,可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比,且强磁铁周围铜管的有效电阻是恒定的。由此分析,如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为的绝缘橡胶块,则强磁铁下落的最大速度会是多大?
c)从能量守恒的角度出发,求图甲中的强磁铁达到最大速度v0后铜管的热功率P0。
3 . 一根足够长的空心铜管竖直放置,使一枚直径略小于铜管内径、质量为m0的圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落,如图1所示,它不会做自由落体运动,而是非常缓慢地穿过铜管,在铜管内下落时的最大速度为v0。强磁铁在管内运动时,不与铜管内壁发生摩擦,空气阻力也可以忽略。产生该现象的原因是变化的磁场在铜管内激发出了涡流,涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力。虽然该情景中涡流的定量计算非常复杂,我们不需要求解,却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析。
(1)求图1中的强磁铁达到最大速度后铜管的热功率P0;
(2)强磁铁下落过程中,可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比,且强磁铁周围铜管的有效电阻是恒定的。由此分析,如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为m1的绝缘橡胶块,则强磁铁下落的最大速度v1是多大?
(3)若已知强磁铁下落过程中的任一时刻,强磁铁机械能耗散的功率等于其受到的阻力大小与下落速度大小的乘积。则在图1中,质量为m0的强磁铁从静止下落,经过时间t后达到最大速度v0,求此过程强磁铁的下落高度h;
(4)若将空心铜管切开一条竖直狭缝,如图2所示,强磁铁还从管内某处由静止开始下落,发现强磁铁的下落还是会明显慢于自由落体运动,请你分析这一现象的原因。