Question

【題目】據(jù)媒體報導(dǎo)，在武漢某在建公寓樓外墻上，體重80公斤的試驗人員利用依附于建筑外墻的逃生軌道，從高樓40米處以1.5米/秒的速度下降，用時26秒安全抵達(dá)地面．這標(biāo)志著中建三局工程技術(shù)研究院歷時兩年研發(fā)的磁力緩降高樓安全逃生裝置試驗成功．如圖甲所示是依附建筑物架設(shè)的磁力緩降高樓安全逃生裝置，具有操作簡單、無需電能、逃生高度不受限制，下降速度可調(diào)、可控等優(yōu)點．裝置技術(shù)原理是根據(jù)電磁感應(yīng)進行開發(fā)設(shè)計，由內(nèi)設(shè)高強磁鐵的載人裝置與非鐵磁性逃生軌道組成，鋁管導(dǎo)軌與建筑外墻平行，垂直于地面．

裝置原理可簡化為：間距為的兩根豎直導(dǎo)軌上部連通，人和磁鐵固定在一起沿導(dǎo)軌從靜止經(jīng)極短時間加速后共同勻速下滑，磁鐵產(chǎn)生磁感應(yīng)強度為的勻強磁場．人和磁鐵所經(jīng)位置處，可等效為有一固定導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌相連，如圖乙所示．在某次逃生試驗中，測試者質(zhì)量為，裝置從離地高處開始下降，勻速時速度為，已知與人一起下滑部分裝置的質(zhì)量，重力加速度取，且本次試驗過程中恰好沒有摩擦．

（1）本次試驗導(dǎo)體棒中電流的方向和大小；

（2）本次試驗從開始下降到腳剛著地過程系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱（腳著地時裝置距地高）

（3）若該裝置可調(diào)節(jié)的摩擦力最大為，為保證安全，要求測試中下降的速度不超過，求測試的最大載重；

（4）要調(diào)節(jié)、控制下降速度，說說設(shè)計本裝置時可采用的合理的措施．

Answer 1

【答案】（1），方向由到；（2）.；（3）.；（4）調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強度，調(diào)節(jié)摩擦力

【解析】

（1）方向由到

解得：

（2）由能量守恒得：

.

（3）設(shè)回路電阻為，則

解得最大載重

.

（4）調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強度，調(diào)節(jié)摩擦力．