【题目】涡流制动是磁悬浮列车在高速运行时进行制动的一种方式。某研究所制成如图甲所示的车和轨道模型来模拟磁悬浮列车的涡流制动过程，模型车的车厢下端安装有电磁铁系统，能在长为
，宽
的矩形区域内产生竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为
、方向竖直向下；将长大于，宽也为的单匝矩形线圈，等间隔铺设在轨道正中央，其间隔也为，每个线圈的电阻为
，导线粗细忽略不计。在某次实验中，当模型车的速度为
时，启动电磁铁系统开始制动，电磁铁系统刚好滑过了
个完整的线圈。已知模型车的总质量为
，空气阻力不计，不考虑磁感应强度的变化引起的电磁感应现象以及线圈激发的磁场对电磁铁的影响。求：
（1）刹车过程中，线圈中产生的总热量
；
（2）电磁铁系统刚进入第
（
）个线圈时，模型车的加速度
的大小；
（3）某同学受到上述装置的启发，设计了进一步提高制动效果的方案如图乙所示，将电磁铁换成
个相同的永磁铁并在一起的永磁铁组，两个相邻的磁铁磁极的极性相反；且将线圈改为连续铺放，相邻线圈紧密接触但彼此绝缘，若永磁铁激发的磁感应强度大小恒定为
，模型车质量为
，模型车开始减速的初速度为，试计算该方案中模型车的制动距离
。
【答案】(1) 
(2)
(3)
【解析】试题分析：刹车过程中，线圈的动能转化为内能，根据能量守恒定律求解总热量Q；设电磁铁系统刚进入第k个线圈时速度为v，根据动量定理列式。结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律得到电流的平均值，求得v，再求得安培力的大小，即可根据牛顿第二定律求得加速度a。根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式求得每个磁铁受到的阻力，再求解模型车的制动距离x。
（1）根据能量守恒定律
（2）设电磁铁系统刚进入第k个线圈时，速度为v
根据动量定理 
根据法拉第电磁感应定律
，有
根据闭合电路欧姆定律
根据法拉第电磁感应定律 
根据闭合电路欧姆定律 
线圈所受安培力为
根据牛顿第三定律，电磁铁系统所受力大小也为
根据牛顿第二定律
则
（3）当模型车的速度为
时，每个线圈中产生的感应电动势为
每个线圈中的感应电流为
每个磁铁受到的阻力为
个磁铁受到的阻力为
由第（2）问同理可得
解得
暑假作业海燕出版社系列答案科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】电磁弹射是我国最新研究的重大科技项目，原理可用下述模型说明。如图甲所示，虚线MN右侧存在一个竖直向上的匀强磁场，一边长L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上，电阻为R，质量为m，ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界。t＝0时起磁感应强度B随时间t的变化规律是B＝B0＋kt(k为大于零的常数)，空气阻力忽略不计。
(1)求t＝0时刻，线框中感应电流的功率P；
(2)若线框cd边穿出磁场时速度为v，求线框穿出磁场过程中，安培力对线框所做的功W及通过导线截面的电荷量q；
(3)若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，证明：载物线框匝数越多，t＝0时线框加速度越大。
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】一平板小车静止在光滑水平地面上，车上固定一个足够高的光滑弧形轨道，弧形轨道与小车的水平上表面在B处相切，小车与轨道的总质量为M=2kg。小车上表面粗糙，AB段长L=1.5m现有质量m=0.5kg的滑块(视为质点)
=4.0m/s的水平初速度滑上小车，滑块与小车AB段间的动摩擦因数μ=0.1，取g=10m/s，求：
(1)滑块从A第一次到B的运动时间t；
(2)滑块沿弧形轨道上升的最大高度h。
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】2016年10月17日，“神舟十一号”载人飞船发射成功，景海鹏、陈冬身穿航天服进入太空。航天服是保障航天员生命活动和工作能力的个人密闭装备。假如在地面时航天服内气压为一个标准大气压p0=1.0×105Pa，气体体积为2L，温度为30℃，进入太空后，宇航员穿着航天服出舱后，由于外部气压低，航天服急剧膨胀，气体体积变为4L，温度降为20℃，航天服可视为封闭系统，内部气体可视为理想气体。
(I)求航天员进入太空出舱较长时间后，航天服内的气体压强。(结果保留2位有效数字)
(Ⅱ)若在地面上开启航天服封闭系统向航天服内充气，使航天服内气压达到标准大气压的90%，体积变为4L，则需补充温度为30℃、一个标准大气压的气体多少升?
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】如图所示，某人从同一位置O以不同的水平速度投出三枚飞镖A、B、C，最后都插在竖直墙壁上，它们与墙面的夹角分别为60°、45°、30°，图中飞镖的取向可认为是击中墙面时的速度方向，不计空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 三只飞镖做平抛运动的初速度一定满足vA0>vB0>vC0
B. 插在墙上的三只飞镖的反向延长线一定交于同一点
C. 三只飞镖击中墙面的速度满足vA<vB<vC
D. 三只飞镖击中墙面的速度一定满足vA=vC>vB
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】利用如图所示①的电路测定电源的电动势和内电阻。
(1)若闭合电键S1，将单刀双掷电键S2掷向a，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电压表的读数U。则由于未考虑电压表分流导致电动势的测量值与真实值相比_________，内阻的测量值与真实值相比________。（填“偏大”“相等”或“偏小”)
(2)若断开S1，将单刀双掷电键S2掷向b，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电流表的读数I。则由于未考虑电流表分压导致电动势的测量值与真实值相比_________，内阻的测量值与真实值相比________。(填“偏大”“相等”或“偏小”)
(3)某同学分别按照以上两种方式完成实验操作之后，利用图线处理数据，得到如下两个图象（如图②和③所示），纵轴截距分别是b1、b2，斜率分别为k1、k2。综合两条图线的数据可以避免由于电压表分流和电流表分压带来的系统误差，则电源的电动势E=_______，内阻r=________。
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】下列说法正确的是______
A．图A中，P、Q是偏振片，M是光屏，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏M上的光亮度将会变化，此现象表明光波是横波
B．图B是双缝干涉示意图，若只减小屏到档板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小
C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定能产生电磁波
D．利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射
E．人站在路边，一辆汽车响着喇叭从人身边疾驰而过，人听到喇叭的音调会由低变高
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】某科研单位设计了一空间飞行器，飞行器从地面起飞时．发动机提供的动力方向与水平方向夹角
，使飞行器恰好沿与水平方向成
角的直线斜向右上方由静止开始匀加速飞行，如图所示．经时间t后，将动力的方向沿逆时针旋转
同时适当调节其大小．使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行，飞行器所受空气阻力不计，下列说法中正确的是
A. 加速时动力的大小等于
B. 加速与减速时的加速度大小之比为2：1
C. 减速飞行时间t后速度减为零
D. 加速过程发生的位移与减速到零的过程发生的位移大小之比为2：1
查看答案和解析>>
科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】某物理社团受“蛟龙号”的启发，设计了一个测定水深的深度计。如图，导热性能良好的气缸I、II内径相同，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，气缸I左端开口。外界大气压强为p0，气缸I内通过A封有压强为p0的气体，气缸II内通过B封有压强为2p0的气体，一细管连通两气缸，初始状态A、B均位于气缸最左端。该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度。已知p0相当于10 m高的水产生的压强，不计水温变化，被封闭气体视为理想气体，求：
（i） 当A向右移动
时，水的深度h；
（ii）该深度计能测量的最大水深hm。
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com