【題目】如圖(a),超級(jí)高鐵(Hyperloop)是一種以真空管道運(yùn)輸為理論核心設(shè)計(jì)的交通工具,它具有超高速、低能耗、無(wú)噪聲、零污染等特點(diǎn).如圖(b),已知管道中固定著兩根平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ,兩導(dǎo)軌間距為;運(yùn)輸車的質(zhì)量為m,橫截面是半徑為r的圓.運(yùn)輸車上固定著間距為D、與導(dǎo)軌垂直的兩根導(dǎo)體棒12,每根導(dǎo)體棒的電阻為R,每段長(zhǎng)度為D的導(dǎo)軌的電阻也為R.其他電阻忽略不計(jì),重力加速度為g

(1)如圖(c),當(dāng)管道中的導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°時(shí),運(yùn)輸車恰好能無(wú)動(dòng)力地勻速下滑.求運(yùn)輸車與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ

(2)在水平導(dǎo)軌上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不考慮摩擦及空氣阻力.

當(dāng)運(yùn)輸車由靜止離站時(shí),在導(dǎo)體棒2后間距為D處接通固定在導(dǎo)軌上電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源,此時(shí)導(dǎo)體棒1、2均處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,垂直導(dǎo)軌平向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖(d).求剛接通電源時(shí)運(yùn)輸車的加速度的大;(電源內(nèi)阻不計(jì),不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象)

當(dāng)運(yùn)輸車進(jìn)站時(shí),管道內(nèi)依次分布磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,寬度為D的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且相鄰的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向相反.求運(yùn)輸車以速度v0從如圖(e)通過(guò)距離2D后的速度v

【答案】1 2)①

【解析】

(1)對(duì)運(yùn)輸車進(jìn)行受力分析,由題意運(yùn)輸車恰能在斜面上勻速下滑,由平衡條件可求得動(dòng)摩擦因數(shù);

(2)先畫出運(yùn)輸車到站時(shí)的等效電路圖,求出電路的總電阻,由歐姆定律求出電流,表示出安培力的表達(dá)式,由牛頓第二定律求出加速度大;先把運(yùn)輸車分為無(wú)數(shù)小段,由動(dòng)量定理寫出安培力的沖量與動(dòng)量的變化關(guān)系,再對(duì)整個(gè)過(guò)程求和,從而得到末速度的表達(dá)式.

(1)分析運(yùn)輸車的受力,將運(yùn)輸車的重力分解,如圖a所示:

設(shè)軌道對(duì)運(yùn)輸車的支持力為N1、N2,如圖b所示

由幾何關(guān)系,

,

運(yùn)輸車勻速運(yùn)動(dòng)mgsinθ=f1+f2

解得:

(2)①運(yùn)輸車到站時(shí),電路圖如圖(c)所示:

由閉合電路的歐姆定律

,

導(dǎo)體棒所受的安培力:;

運(yùn)輸車的加速度

解得:

②運(yùn)輸車進(jìn)站時(shí),電路如圖d所示:

當(dāng)車速為v時(shí),由法拉第電磁感應(yīng)定律:;

由閉合電路的歐姆定律

導(dǎo)體棒所受的安培力:;

運(yùn)輸車所受的合力:

選取一小段時(shí)間t,運(yùn)輸車速度的變化量為v,由動(dòng)量定律:

兩邊求和:

解得:

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,真空中兩個(gè)帶電量均為+Q 的點(diǎn)電荷固定在 A、B 亮點(diǎn),它 們之間的距離為 8d,O 點(diǎn)是它們連線的中點(diǎn)。C、D 是連線中垂線 MN 上關(guān)于 O 點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)。AC MN 的夾角是 53°,空間中還有一勻強(qiáng)電場(chǎng)。將一試探負(fù)電荷放置在 C 點(diǎn)時(shí)恰能保持靜止。已知靜電力常量為 k、試探電荷的比荷為μ。(已知 sin53°=0.8,cos53°=0.6,不考慮電荷的重力)

(1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度 E 的大小及方向。

(2)給該試探電荷某一初速度,使其從 C 點(diǎn)沿 MN 恰能運(yùn)動(dòng)到 D 點(diǎn),求初速度的大小。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框,金屬線框的質(zhì)量為m,電阻為R.在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,MNPQ是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界,并與線框的bc邊平行,磁場(chǎng)方向垂直于線框平面向里.現(xiàn)使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開始下落,如圖乙是金屬線框由開始下落到bc剛好運(yùn)動(dòng)到勻強(qiáng)磁場(chǎng)PQ邊界的v-t圖象,圖中數(shù)據(jù)均為已知量。重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力.下列說(shuō)法正確的是

A. 金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向沿adcba方向

B. MNPQ之間的距離為v1t2-t1

C. 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

D. 金屬線框在0-t3的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為mgv1t3-t1

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2分別固定于x軸上x10x24a的兩點(diǎn),在它們的連線上場(chǎng)強(qiáng)Ex關(guān)系如圖所示(x軸正方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)正方向,無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)),以下判斷正確的是(  )

A. Q1帶正電、Q2帶負(fù)電

B. Q1的電荷量是Q23

C. x軸上3a處的電勢(shì)為零

D. 正點(diǎn)電荷qx軸上a處的電勢(shì)能比在2a處的大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,在y≥0的區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示;與x軸平行的虛線MN下方有沿+y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=×103N/C.在y軸上放置一足夠大的擋板.t=0時(shí)刻,一個(gè)帶正電粒子從P點(diǎn)以v=2×104m/s的速度沿+x方向射入磁場(chǎng).已知電場(chǎng)邊界MNx軸的距離為m,P點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離為1.1m,粒子的比荷=106C/kg,不計(jì)粒子的重力.求粒子:

1)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)距x軸的最大距離;

2)連續(xù)兩次通過(guò)電場(chǎng)邊界MN所需的時(shí)間;

3)最終打在擋板上的位置到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,A、B兩帶正電粒子質(zhì)量相等,電荷量之比為1:4.兩粒子在O上方同一位置沿垂直電場(chǎng)方向射入平行板電容器中,分別打在C、D兩點(diǎn),OC=CD忽略粒子重力及粒子間的相互作用,下列說(shuō)法正確的是( )

A. A和B在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1:2

B. A和B運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為4:1

C. A和B的初速度大小之比為1:4

D. A和B的位移大小之比為1:2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】“太空涂鴉”技術(shù)的基本物理模型是:原來(lái)在較低圓軌道運(yùn)行的攻擊衛(wèi)星在變軌后接近在較高圓軌道上運(yùn)行的偵察衛(wèi)星時(shí),向其發(fā)射“漆霧”彈,“漆霧”彈在臨近偵察衛(wèi)衛(wèi)星時(shí),壓爆彈囊,讓“漆霧”散開并噴向偵察衛(wèi)星,噴散后強(qiáng)力吸附在偵察衛(wèi)衛(wèi)星的偵察鏡頭、太陽(yáng)能板、電子偵察傳感器等關(guān)鍵設(shè)備上,使之暫時(shí)失效。關(guān)于這一過(guò)程下列說(shuō)法正確的是( )

A. 攻擊衛(wèi)星在原軌道上運(yùn)行的周期比偵察衛(wèi)星的周期大

B. 攻擊衛(wèi)星在原軌道上運(yùn)行的線速度比偵察衛(wèi)星的線速度小

C. 攻擊衛(wèi)星在原軌道需要加速才能變軌接近偵查衛(wèi)星

D. 攻擊衛(wèi)星接近偵查衛(wèi)星的過(guò)程中受到地球的萬(wàn)有引カ一直在增大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,甲、乙兩個(gè)小球的質(zhì)量均為m,兩球間用細(xì)線連接,甲球用細(xì)線懸掛在天花板上,兩根細(xì)線長(zhǎng)度相等,F(xiàn)給乙球一大小為F水平向左的拉力,給甲球一水平向右的3F的拉力,平衡時(shí)細(xì)線都被拉緊。則平衡時(shí)兩球的可能位置是下面的

A. B.

C. D.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中所用油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中含純油酸6mL,且1mL溶液為75滴,F(xiàn)取l滴溶液滴入淺水盤里,待水面穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上描繪出油酸膜的輪廓形狀,再把玻璃板放在邊長(zhǎng)為1cm的坐標(biāo)紙上,其形狀如圖所示。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的下列說(shuō)法正確的是________。

A. 油酸膜的面積約為110cm2

B. 油酸分子的直徑約為7.3×10-10m

C. 用滴管吸取油酸酒精溶液,應(yīng)將滴管移到水面中央挨著水面處滴入溶液

D. 若某次實(shí)驗(yàn)中數(shù)油膜面積時(shí)將不足一格的也都按一格計(jì)算,其結(jié)果一定偏大

E. 若某次實(shí)驗(yàn)中油酸未完全分散開就繪制輪廓線,計(jì)算的結(jié)果一定偏大

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