如图是一种磁动力电梯示意图。在竖直方向有两组很长的平行轨道PQ、MN,轨道间有水平方向、交替排列的匀强磁场B1和B2,B1=B2=1.0T,B1和B2的方向相反,两磁场始终竖直向上做匀速直线运动。电梯轿厢固定在如图所示的金属框abcd内(图中轿厢未画出)并与之绝缘。已知电梯满载时连同金属框的总质量为2.35×103kg,所受阻力f=500N,金属框垂直轨道的边长Lcd=2.0m,两磁场的竖直宽度均与金属框的高Lad相同,金属框整个回路的电阻R=2.0×10-3Ω,取g=10m/s2。假如设计要求电梯满载时能以v1=3.0m/s的速度匀速上升,求:
(1)图示时刻(ab边在磁场B1中,dc边在磁场B2中)金属框中感应电流的大小及方向(方向用顺时针或逆时针表示);
(2)磁场向上运动速度v0的大小;
(3)该电梯满载以速度v1向上匀速运动时所消耗的总功率。
解:
(1)因金属框匀速运动,所以金属框受到的安培力FB、重力G与阻力f之合力为零,设当电梯向上匀速运动时金属框中感应电流大小为I,则:
…………………①
…………………②
联解①②得: …………………③
感应电流沿逆时针方向 …………………④
(2)根据电流电方向可知:
v0>v1 …………………⑤
对金属框,由法拉第电磁感应定律和欧姆定律有:
…………………⑥
…………………⑦
联解③⑥⑦得:
…………………⑧
(3)金属框中的热功率为:
…………………⑨
克服重力做功的功率为:
…………………⑩
克服阻力的功率为:
…………………⑾
电梯消耗的总功率为:
…………………⑿
联解⑨⑩⑾⑿得:
…………………⒀
评分参考意见:本题满分20分,其中①②⑥⑦⑨⑩⑾式各2分,③④⑤⑧⑿⒀式各1分。若有其他合理解法且答案正确,可同样给分。
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科目:高中物理 来源:2012年四川省资阳市高三第二次高考模拟物理卷 题型:计算题
如图是一种磁动力电梯示意图。在竖直方向有两组很长的平行轨道PQ、MN,轨道间有水平方向、交替排列的匀强磁场B1和B2,B1=B2=1.0T,B1和B2的方向相反,两磁场始终竖直向上做匀速直线运动。电梯轿厢固定在如图所示的金属框abcd内(图中轿厢未画出)并与之绝缘。已知电梯满载时连同金属框的总质量为2.35×103kg,所受阻力f=500N,金属框垂直轨道的边长Lcd=2.0m,两磁场的竖直宽度均与金属框的高Lad相同,金属框整个回路的电阻R=2.0×10-3Ω,取g=10m/s2。假如设计要求电梯满载时能以v1=3.0m/s的速度匀速上升,求:
(1)图示时刻(ab边在磁场B1中,dc边在磁场B2中)金属框中感应电流的大小及方向(方向用顺时针或逆时针表示);
(2)磁场向上运动速度v0的大小;
(3)该电梯满载以速度v1向上匀速运动时所消耗的总功率。
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科目:高中物理 来源:徐汇区二模 题型:问答题
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