16.磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具.它的驱动系统简化为如下模型.固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框.电阻为R.金属框置于xOy平面内.长边MN长为.平行于y轴.宽为d的NP边平行于x轴.如图1所示.列车轨道沿Ox方向.轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场.磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布.其空间周期为λ.最大值为B0.如图2所示.金属框同一长边上各处的磁感应强度相同.整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移.设在短暂时间内.MN.PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略.并忽略一切阻力.列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶.某时刻速度为v(v<v0). 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长边MN长为l平行于y轴,宽为d的NP边平行于x轴,如图甲所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布,其空间周期为λ,最大值为B0,如图乙所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内,MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶,某时刻速度为v(vv0)。

         

图甲                                                 图乙

(1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理;

(2)为使列车获得最大驱动力,写出MN、PQ边应处于磁场中的什么位置及λ与d之间应满足的关系式;

(3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为v时驱动力的大小。

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磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为,金属框置于xOy平面内,长边MN长为平行于y轴,宽为NP边平行于x轴,如图5-1所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度沿Ox方向按正弦规律分布,其空间周期为,最大值为,如图5-2所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内,MNPQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶,某时刻速度为()。

(1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理;

(2)为使列车获得最大驱动力,写出MNPQ边应处于磁场中的什么位置及d之间应满足的关系式;

(3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为时驱动力的大小。

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磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具,它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长边MNl平行于y轴,宽为dNP边平行于x轴,如图l所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B沿O x方向按正弦规律分布,其空间周期为λ ,最大值为B0,如图2所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内,MNPQ边所在位置的磁感应强度随时问的变化可以忽略,并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶,某时刻速度为v

vv0

(1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理;

(2)为使列车获得最大驱动力,写出MNPQ边应处于磁场中的什么位置及λd之间应满足的关系式;

(3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为v时驱动力的大小。

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磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具.它的驱动系统简化为如下模型.固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长边MNl平行于y轴,宽为dNP边平行于x轴,如图l所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B沿O x方向按正弦规律分布,其空间周期为λ ,最大值为B0,如图2所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内,MNPQ边所在位置的磁感应强度随时问的变化可以忽略,并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶,某时刻速度为v(<v0)。

(1)叙述列车运行中获得驱动力的原理;

(2)列车获得最大驱动力,写出MNPQ边应处于磁场中的什么位置及λd之间应满足

的关系式;

(3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为v时驱动力的大小。

 

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 磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长边MN长为l,平行于y轴,宽为d的NP边平行于x轴,如图所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布,其空间周期为λ,最大值为B0,如图b所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内,MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶,某时刻速度为v(v<v0)。

(1)简要叙述列车运行中获得驱动力的原理;

(2)为使列车获得最大驱动力,写出MN、PQ边应处于磁场中的什么位置及λ与d之间应满足的关系式:

(3)计算在满足第(2)问的条件下列车速度为v时驱动力的大小。

 

 

 

 

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题号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

答案

D

A

C

A

B

BCD

ACD

AC

AC

10、1)0.495~0.497m/s2 (2分) (2)①  CD(2分) ②天平(1分)

(3)(2分)偏大(2分)因纸带与打点记时器间存在摩擦阻力f,则有

11、⑴a

⑵a)P

  b)如图

    ⑶

 

 

 

12、(1)   

  (2)BC     (3)速度   频率    (4)全反射   光疏介质   临界角

13、(1)A   (2)AD   (3)

14【解析】(1)设小物体运动到p点时的速度大小为v,对小物体由a运动到p过程应用动能定理得             ①

       ②         s=vt             ③

联立①②③式,代入数据解得s=0.8m         ④

(2)设在数字“0”的最高点时管道对小物体的作用力大小为F,取竖直向下为正方向

  ⑤   联立①⑤式,代入数据解得F=0.3N    ⑥  方向竖直向下

15【解析】⑴做直线运动有: 做圆周运动有:

          只有电场时,粒子做类平抛,有:

                                解得:

          粒子速度大小为:

          速度方向与x轴夹角为:

    粒子与x轴的距离为:

        ⑵撤电场加上磁场后,有:        解得:

          粒子运动轨迹如图所示,圆心C位于与速度v方向垂直的直线上,该直线与x轴和y轴的夹角均为π/4,有几何关系得C点坐标为:

                                   

    过C作x轴的垂线,在ΔCDM中:       

                          解得:

           M点横坐标为:

16【解析】

(1)由于列车速度与磁场平移速度方向相同,导致穿过金属框的磁通量发生变化,由于电磁感应,金属框中会产生感应电流,该电流受到安培力即为驱动力。

(2)为使列车获得最大驱动力,MM、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方,这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大,导致线框中电流最强,也会使得金属框长边中电流收到的安培力最大,因此,d应为的奇数倍,即

(3)由于满足(2)问条件,则MM、PQ边所在处的磁感应强度大小均为B0且方向总相反,经短暂的时间Δt,磁场沿Ox方向平移的距离为v0Δt,同时,金属框沿Ox方向移动的距离为vΔt。

因为v0>v,所以在Δt时间内MN边扫过磁场的面积S=(v0-v)lΔt

在此Δt时间内,MN边左侧穿过S的磁通量移进金属框而引起框内磁通量变化

ΔΦMN  = B0l(v0-v)Δt②

同理,该Δt时间内,PQ边左侧移出金属框的磁通引起框内磁通量变化

ΔΦPQ = B0l(v0-v)Δt③

故在Δt内金属框所围面积的磁通量变化 ΔΦ = ΔΦMN  +ΔΦPQ

根据法拉第电磁感应定律,金属框中的感应电动势大小

根据闭合电路欧姆定律有

根据安培力公式,MN边所受的安培力FMN  = B0Il

PQ边所受的安培力FPQ  = B0Il

根据左手定则,MM、PQ边所受的安培力方向相同,此时列车驱动力的大小

F = FMN  + FPQ = 2 B0Il⑦

联立解得

 

 


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