【題目】某校航模興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)飛行器減速系統(tǒng),有摩擦阻力、電磁阻尼、空氣阻力系統(tǒng)組成,裝置如圖所示,匝數(shù)N=100匝、面積S=、電阻r=0.1Ω的線圈內(nèi)有方向垂直于線圈平面向上的隨時(shí)間均勻增加的磁場(chǎng),其變化率k=1.0T/s.線圈通過(guò)電子開(kāi)關(guān)S連接兩根相互平行、間距L=0.5m的水平金屬導(dǎo)軌,右端連接R=0.2Ω的電阻,其余軌道電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌間的區(qū)域1中存在水平向右、長(zhǎng)度為d=8m的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2,大小在范圍內(nèi)可調(diào);在區(qū)域2中存在長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)、大小為0.4T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。飛行器可在軌道間運(yùn)動(dòng),其下方固定有一根長(zhǎng)為L=0.5m、電阻也為R=0.2Ω的導(dǎo)體棒AB,與導(dǎo)軌良好接觸,飛行器(含導(dǎo)體棒)總質(zhì)量m=0.5kg。在電子開(kāi)關(guān)閉合的同時(shí),飛行器以的初速度從圖示位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng),已知導(dǎo)體棒在區(qū)域1中運(yùn)動(dòng)時(shí)與軌道間的動(dòng)摩擦因素=0.5,其余各處摩擦均不計(jì)。

(1)飛行器開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),求AB棒上的電流方向和兩端的電壓U

(2)為使導(dǎo)體棒AB能通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域1,求磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足的條件;

(3)若導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域2左邊界PQ時(shí),會(huì)觸發(fā)電子開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),同時(shí)飛行器會(huì)打開(kāi)減速傘,已知飛行器受到的空氣阻力f與運(yùn)動(dòng)速度v成正比。即.當(dāng)取合適值時(shí)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)區(qū)域2中的位移最大,求此最大位移x.

【答案】(1)10A ;2V (2)0.8T (3)8m

【解析】

(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律求出電動(dòng)勢(shì),由歐姆定律求出AB兩端的電壓,由楞次定律判斷電流的方向;

(2)根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,考慮飛行器恰恰通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)臨界條件,聯(lián)立可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小和方向;

(3)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)后,飛行器做加速度變化的減速運(yùn)動(dòng),可以用平均值法或微元法求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的最大位移.

(1)根據(jù)楞次定律。導(dǎo)體棒上電流BA

線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

流過(guò)導(dǎo)體棒的電流

導(dǎo)體棒兩端電壓

(2)若導(dǎo)體棒剛好運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域1右邊界,則磁感應(yīng)強(qiáng)度最大

由動(dòng)能定理:

:=0.8T

(3)為使導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)區(qū)域2中的位移最大,應(yīng)取=0

則導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域2瞬間的速度為

由動(dòng)能定理得:

:=8m/s

由動(dòng)量定理得:

:

:x=8m

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】“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖所示,讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng),通過(guò)描點(diǎn)法畫小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。

為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡,下面列出了一些操作要求,將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上________

A.通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平

B.每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放

C.每次釋放小球的初始位置可以任意選擇

D.用記錄小球位置時(shí),接球檔板每次必須嚴(yán)格地等距離上升

E.將球的位置記錄在紙上后,取下紙,為描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡,描繪的點(diǎn)可以用折線連接

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】圖甲是一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的構(gòu)造示意圖,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)電阻不計(jì),外接燈泡的電阻為12Ω。則

A. t=0.01 s時(shí)刻,穿過(guò)線圈的磁通量為零

B. 電壓表的示數(shù)為6V

C. 燈泡消耗的電功率為3W

D. 若其他條件不變,僅將線圈的轉(zhuǎn)速提高一倍,則線圈電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e=12sin100πt V

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】(12分)某學(xué)習(xí)小組做探究功與速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)如圖所示,圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的,沿木板滑行,橡皮筋對(duì)小車做的功記為W.當(dāng)用2條、3……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3……實(shí)驗(yàn)時(shí)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致),每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算.

(1)3分)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、刻度尺和________(交流直流”)電源.

(2)3分)實(shí)驗(yàn)中,小車會(huì)受到摩擦力的作用,可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡摩擦力,則下面操作正確的是________

A.放開(kāi)小車,能夠自由下滑即可

B.放開(kāi)小車,能夠勻速下滑即可

C.放開(kāi)拖著紙帶的小車,能夠自由下滑即可

D.放開(kāi)拖著紙帶的小車,能夠勻速下滑即可

(3)3分)若木板水平放置,小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),當(dāng)小車速度最大時(shí),關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置,下列說(shuō)法正確的是________

A.橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)

B.橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)

C.小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處

D.小車已過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線

(4)3分)在正確操作的情況下,打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的,為了測(cè)量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的________部分進(jìn)行測(cè)量(根據(jù)如圖所示的紙帶回答)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在水平向右、大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,在O點(diǎn)固定一電荷量為Q的正電荷,A、BC、D為以O為圓心、半徑為r的同一圓周上的四點(diǎn),BD連線與電場(chǎng)線平行,AC連線與電場(chǎng)線垂直。則( )

A. A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為

B. B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為Ek

C. D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不可能為0

D. A,C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器,它使用________電源,工作電壓在______v以下,當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí),它每隔_______s打一個(gè)點(diǎn)。在使用電火花計(jì)時(shí)器來(lái)分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中,有如下步驟

A. 把電火花計(jì)時(shí)器固定在桌子上

B. 安裝好紙帶

C. 松開(kāi)紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動(dòng)

D. 接通220v交流電源

E. 按下脈沖輸出開(kāi)關(guān),進(jìn)行打點(diǎn)

這些步驟正確的排列順序?yàn)?/span>___________________________________

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】電動(dòng)自行車是生活中重要的交通工具,某品牌電動(dòng)自行車的銘牌如下:

車型:20’電動(dòng)自行車

電池規(guī)格:DC 36V

20寸(車輪直徑:508mm

36V 8Ah(蓄電池)

整車質(zhì)量:40kg

額定轉(zhuǎn)速:240r/min(轉(zhuǎn)/分)

外形尺寸:L1800mm×W650mm×H1100mm

額定輸出功率:171W

電機(jī):后輪驅(qū)動(dòng)、直流永磁式電機(jī)

額定工作電壓/電流:36V/5A

根據(jù)此銘牌中的有關(guān)數(shù)據(jù),下列說(shuō)法正確的是(  。

A. 電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為7.2Ω

B. 充滿電時(shí)蓄電池需要的能量E=288J

C. 額定功率下行駛時(shí),電動(dòng)機(jī)的效率為95%

D. 充滿電后,在額定功率下連續(xù)行駛的最長(zhǎng)時(shí)間為2h

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩懸掛一個(gè)小球,把小球拉開(kāi)一個(gè)角度后釋放,小球就會(huì)在豎直平面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)。已知A、B為兩側(cè)的最高點(diǎn),為最低點(diǎn),在小球從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是(

A. 繩對(duì)球的拉力就是向心力

B. 繩的拉力逐漸變大

C. 繩的拉力總是大于球的重力

D. 小球所受力的合力方向與速度方向的夾角不大于

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示為電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,在電場(chǎng)線上建立坐標(biāo)軸,則坐標(biāo)軸上間各點(diǎn)的電勢(shì)分布如圖所示,則( )

A. 間,場(chǎng)強(qiáng)先增大后減小

B. 間,場(chǎng)強(qiáng)方向沒(méi)有發(fā)生變化

C. 若一負(fù)電荷從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn),電勢(shì)能逐漸減小

D. O點(diǎn)靜止釋放一僅受電場(chǎng)力作用的正電荷,則該電荷在間一直做加速運(yùn)動(dòng)

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同步練習(xí)冊(cè)答案