【題目】渦流制動是一種利用電磁感應(yīng)原理工作的新型制動方式,它的基本原理如圖甲所示,水平面上固定一塊鋁板,當(dāng)一豎直方向的條形磁鐵在鋁板上方幾毫米高度上水平經(jīng)過時,鋁板內(nèi)感應(yīng)出的渦流會對磁鐵的運(yùn)動產(chǎn)生阻礙作用,渦流制動是磁懸浮列車在高速運(yùn)行時進(jìn)行制動的一種方式。某研究所制成如圖乙所示的車和軌道模型來定量模擬磁懸浮列車的渦流制動過程,車廂下端安裝有電磁鐵系統(tǒng),能在長為=06m,寬=02m的矩形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生豎直方向的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度可隨車速的減小而自動增大由車內(nèi)速度傳感器控制,但最大不超過=2T,將鋁板簡化為長大于,寬也為的單匝矩形線圈,間隔鋪設(shè)在軌道正中央,其間隔也為,每個線圈的電阻為=01Ω,導(dǎo)線粗細(xì)忽略不計(jì),在某次實(shí)驗(yàn)中,模型車速度為v=20m/s時,啟動電磁鐵系統(tǒng)開始制動,車立即以加速度=2做勻減速直線運(yùn)動,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到時就保持不變,知道模型車停止運(yùn)動,已知模型車的總質(zhì)量為=36kg,空氣阻力不計(jì),不考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及線圈激發(fā)的磁場對電磁鐵產(chǎn)生磁場的影響

1電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大時,模型車的速度為多大?

2模型車的制動距離為多大?

3為了節(jié)約能源,將電磁鐵換成若干個并在一起的永磁鐵組,兩個相鄰的磁鐵磁極的極性相反,且將線圈改為連續(xù)鋪放,如圖丙所示,已知模型車質(zhì)量減為=20kg,永磁鐵激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為=01T,每個線圈匝數(shù)為N=10,電阻為=1Ω,相鄰線圈緊密接觸但彼此絕緣,模型車仍以v=20m/s的初速度開始減速,為保證制動距離不大于80cm,至少安裝幾個永磁鐵?

【答案】1234個

【解析】

試題分析:1假設(shè)電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大時,模型車的速度為

,,

①②③④式并代入數(shù)據(jù)得

2勻變速過程位移為:

由第1問的方法同理得到磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大以后任意速度v時,安培力的大小為

對速度后模型車的減速過程用動量定理可得,

聯(lián)立,,得:

3假設(shè)需要n個永磁鐵,當(dāng)模型車的速度為v時,每個線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

每個線圈中的感應(yīng)電流為

每個磁鐵受到的阻力為

N個磁鐵受到的阻力為

由第2問可得

得:

即至少需要4個永磁鐵

練習(xí)冊系列答案
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【題目】如圖所示,在水平轉(zhuǎn)臺上放置有輕繩相連的質(zhì)量相同的滑塊1和滑塊2,轉(zhuǎn)臺繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻運(yùn)轉(zhuǎn)動過程中,輕繩始終處于水平狀態(tài),兩滑塊始終相對轉(zhuǎn)臺靜止,且與轉(zhuǎn)臺之間的動摩擦因數(shù)相同,滑塊1到轉(zhuǎn)軸的距離小于滑塊2到轉(zhuǎn)軸的距離.關(guān)于滑塊1和滑塊2受到的摩擦力f1和f2與ω2的關(guān)系圖線,可能正確的是( )

A. B. C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是( )
A.法拉第
B.奧斯特
C.庫倫
D.安培

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【題目】(1).在驗(yàn)證互成角度的兩個力的合成的實(shí)驗(yàn)中,某小組得出如圖所示的圖(F′AO共線),圖中__F1F2合成的理論值;___F1F2合成的實(shí)際值,在實(shí)驗(yàn)中如果將兩個細(xì)繩套換成兩根橡皮條,那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否變化?答:___(填不變).

(2).某同學(xué)用頻率為50Hz的打點(diǎn)計(jì)時器在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,得到如圖所示的紙帶,紙帶上A,B,C,D,E,F為計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)沒有畫出.每兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為___sC點(diǎn)的瞬時速度大小為 ____m/s,小車加速度的大小為__m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲,通電導(dǎo)體ab靜止在傾角為θ的平行導(dǎo)軌上。若在ab所在空間分別加入圖乙所示的勻強(qiáng)磁場,ab仍保持靜止,圖乙為沿b→a方向觀察時的平面圖,其中導(dǎo)體ab所受摩擦力可能為零的是

A. A B. B C. C D. D

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【題目】如圖所示,PR是一長為L=064m的絕緣平板,固定在水平地面上,擋板R固定在平板的右端,整個空間由一個平行與PR的勻強(qiáng)電場E,在板的右半部分有一個垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場B,磁場的寬度d=032m,一個質(zhì)量m=,帶電荷量q=的小物塊,從板的P端由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動,從D點(diǎn)進(jìn)入磁場后恰能做勻速直線運(yùn)動,當(dāng)物體碰到擋板R后被彈回,若在碰撞瞬間撤去電場不計(jì)撤掉電場對原磁場的影響,物體返回時在磁場中仍做勻速運(yùn)動,離開磁場后做減速運(yùn)動,停在C點(diǎn),PC=,若物體與平板間的動摩擦因數(shù)μ=020,取,求:

1判斷電場的方向以及物體帶正電還是帶負(fù)電;

2求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;

3求物體與擋板碰撞過程中損失的機(jī)械能;

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【題目】如圖所示,由M、N兩塊相互靠近的平行金屬板組成的平行板電容器,極板M與靜電計(jì)的金屬球相接,極板N和靜電計(jì)的外殼均接地。給電容器充電,靜電計(jì)指針張開一定角度。實(shí)驗(yàn)過程中,電容器所帶電荷量不變。下面操作能使靜電計(jì)指針張角變大的是

A將N板向上平移

B.將N板向左平移遠(yuǎn)離M板

C.將N板向右平移靠近M板

D.在M、N之間插入有機(jī)玻璃板

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【題目】圖示是某區(qū)域的電場線分布情況如圖所示,M、N、P是電場中的三個點(diǎn),下列說法正確的是

AM點(diǎn)和N點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向相同

B同一電荷在N點(diǎn)受到的電場力大于其在M點(diǎn)所受的電場力

C正電荷在M點(diǎn)的電勢能小于其在N點(diǎn)的電勢能

D負(fù)電荷由M點(diǎn)移動到P點(diǎn),靜電力做正功

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【題目】如圖,兩個可視為質(zhì)點(diǎn)的相同小球1、2分別在兩豎直光滑圓錐的內(nèi)側(cè)面上以相同的角速度做勻速圓周運(yùn)動.已知兩圓錐面與水平面的夾角分別為30°45°,則1球與2球( )

A. 向心加速度大小之比為1

B. 做圓運(yùn)動的半徑之比為11

C. 線速度大小之比為1

D. 離地面的高度之比為13

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