题目
题型:不详难度:来源:
磁悬浮列车的原理如图所示,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等间距的匀强磁场B1、B2,导轨上有金属框abcd,金属框的面积与每个独立磁场的面积相等。当匀强磁场B1、B2同时以速度v沿直线导轨向右运动时,金属框也会沿直线导轨运动。设直导轨间距为L=0.4m,B1=B2=1T,磁场运动速度为v=5m/s,金属框的电阻为R=2Ω。试求:
(1)若金属框不受阻力时,金属框如何运动;
(2)当金属框始终受到f=1N的阻力时,金属框相对于地面的速度是多少;
(3)当金属框始终受到1N的阻力时,要使金属框维持最大速度,每秒钟需要消耗多少能量?这些能量是谁提供的?
答案
(2)金属框相对于地面的速度为
(3)每秒钟内产生的焦耳热为Q2:
根据能量守恒可知这些能量都是由磁场提供。
解析
(2)当金属框受到阻力,最终做匀速直线运动时,阻力与线框受到的安培力平衡。设此时金属框相对于磁场的速度为v则,
所以金属框相对于地面的速度为
(3)要使金属框维持最大速度, 必须给系统补充能量:一方面,线框内部要产生焦耳热;另一方面,由于受到阻力,摩擦生热。设每秒钟消耗的能量为E,这些能量都是由磁场谁提供。
由于摩擦每秒钟产生的热量为Q1:
每秒钟内产生的焦耳热为Q2:
根据能量守恒可知这些能量都是由磁场提供。
此题的实质是利用了金属导体切割产生了电动势,从而产生了动力安培力,但由于出现了相对运动,切割速度必须是相对速度,还有的同学不能从能量角度来分析问题,不能找出能量的来源。
核心考点
试题【如图所示,上海磁悬浮列车专线西起上海地铁2号线的龙阳路站,东至上海浦东国际机场,专线全长29.863公里。由中德两国合作开发的世界第一条磁悬浮商运线。磁悬浮列车】;主要考察你对电磁感应等知识点的理解。[详细]
举一反三
小题1:若重物的质量为M,则重物匀速下降的速度为多大?
小题2:对一定的磁感应强度B,重物的质量M取不同的值,测出相应的重物做匀速运动时的速度,可得出实验图线.图乙中画出了磁感应强度分别为和时的两条实验图线,试根据实验结果计算与的比值。
杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数,导轨电阻不计,回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动。
设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好,
重力加速度为g。
求:小题1:ab杆匀速运动的速度v1;
小题2:ab杆所受拉力F;
小题3:若测得cd杆匀速运动的速度为v2,则在cd杆向下运动路程为h过程中,整个回路中产生的焦耳热为多少?
小题1:指出金属棒ab中感应电流的方向。
小题2:棒在下滑的过程中达到的最大速度是多少?
小题3:当棒的速度为v="2" m/s时,它的加速度是多大
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小题1:金属棒从位置(I)运动到位置(Ⅱ)的过程中,加速度的大小?
小题2:金属棒从位置(I)运动到位置(Ⅲ)的过程中,电阻上产生的热量?
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
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