题目列表(包括答案和解析)
(2013·北京丰台二模,22题)(16分)
如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距了 1 m,导轨平面与水平面成θ = 37°角,下端连接阻值为R=2Ω的电阻。磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度为0.4T。质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25。金属棒沿导轨由静止开始下滑。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1) 判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向;
(2) 求金属棒下滑速度达到5m/s时的加速度大小;
(3) 当金属棒下滑速度达到稳定时,求电阻R消耗的功率。
(12分)磁悬浮列车是一种高速运载工具,它具有两个重要系统。一是悬浮系统,利用磁力(可由超导电磁铁提供)使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接触从而减小阻力。另一是驱动系统,即利用磁场与固定在车体下部的感应金属框相互作用,使车体获得牵引力,图22是实验列车驱动系统的原理示意图。在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN,轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2,且B1和B2的方向相反,大小相等,即B1=B2=B。在列车的底部固定着绕有N匝相同的闭合矩形金属线圈,并且与之绝缘。整个线圈的总电阻为R,每个矩形金属线圈abcd垂直轨道的边长Lab=L,且两磁场的宽度均与金属线圈ad的边长相同(列车的车厢在图中未画出)。当两磁场Bl和B2同时沿导轨方向向右运动时,金属框也会受到向右的磁场力,带动列车沿导轨运动。已知列车车厢及线圈的总质量为M,整个线圈的电阻为R。
(1)假设用两磁场同时水平向右以速度v0作匀速运动来起动列车,为使列车能随磁场运动,列车所受总的阻力大小应满足的条件;
(2)设列车所受阻力大小恒为f,假如使列车水平向右以速度v做匀速运动,求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量;
(3)设列车所受阻力大小恒为f,假如用两磁场由静止沿水平向右做匀加速运动来起动列车,当两磁场运动的时间为t1时,列车也正在以速度v1向右做匀加速直线运动,求两磁场开始运动后到列车开始起动所需要的时间t0。
(12分)磁悬浮列车是一种高速运载工具,它具有两个重要系统。一是悬浮系统,利用磁力(可由超导电磁铁提供)使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接触从而减小阻力。另一是驱动系统,即利用磁场与固定在车体下部的感应金属框相互作用,使车体获得牵引力,图22是实验列车驱动系统的原理示意图。在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN,轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2,且B1和B2的方向相反,大小相等,即B1=B2=B。在列车的底部固定着绕有N匝相同的闭合矩形金属线圈,并且与之绝缘。整个线圈的总电阻为R,每个矩形金属线圈abcd垂直轨道的边长Lab=L,且两磁场的宽度均与金属线圈ad的边长相同(列车的车厢在图中未画出)。当两磁场Bl和B2同时沿导轨方向向右运动时,金属框也会受到向右的磁场力,带动列车沿导轨运动。已知列车车厢及线圈的总质量为M,整个线圈的电阻为R。
(1)假设用两磁场同时水平向右以速度v0作匀速运动来起动列车,为使列车能随磁场运动,列车所受总的阻力大小应满足的条件;
(2)设列车所受阻力大小恒为f,假如使列车水平向右以速度v做匀速运动,求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量;
(3)设列车所受阻力大小恒为f,假如用两磁场由静止沿水平向右做匀加速运动来起动列车,当两磁场运动的时间为t1时,列车也正在以速度v1向右做匀加速直线运动,求两磁场开始运动后到列车开始起动所需要的时间t0。
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