【題目】某校航模興趣小組設(shè)計了一個飛行器減速系統(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間均勻增加的磁場,其變化率k=1.0T/s。線圈通過電子開關(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。在導(dǎo)軌間的區(qū)域1中存在水平向右、長度為d=8m的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B2,其大小可調(diào);在區(qū)域2中存在長度足夠長、大小為0.4T、方向垂直紙面向里的勻強磁場。飛行器可在軌道間運動,其下方固定有一根長為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。在電子開關(guān)閉合的同時,飛行器以的初速度從圖示位置開始運動,已知導(dǎo)體棒在區(qū)域1中運動時與軌道間的動摩擦因數(shù)=0.5,g10 m/s2,其余各處摩擦均不計。

1)飛行器開始運動時,求AB棒兩端的電壓U;

2)為使導(dǎo)體棒AB能通過磁場區(qū)域1,求磁感應(yīng)強度應(yīng)滿足的條件;

3)若導(dǎo)體棒進入磁場區(qū)域2左邊界PQ時,會觸發(fā)電子開關(guān)使S斷開,同時飛行器會打開減速傘,已知飛行器受到的空氣阻力f與運動速度v成正比,且f=ηvη=0.4kg/s)。當(dāng)取何值時,導(dǎo)體棒在剛進入PQ區(qū)域時的加速度最大,求此加速度的最大值。

【答案】12V20.8T3)0,8m/s2

【解析】

由法拉第電磁感應(yīng)定律求出電動勢,由歐姆定律求出AB兩端的電壓;根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式,考慮飛行器恰恰通過磁場1區(qū)域時臨界條件,聯(lián)立可求出磁感應(yīng)強度B2的大;進入磁場2區(qū)后,飛行器做加速度變化的減速運動, 磁感應(yīng)強度B20,導(dǎo)體棒在磁場區(qū)域2中的加速度最大,由動能定理和牛頓第二定律可得加速度;

解:(1)線圈的感應(yīng)電動勢為:

電路中總電阻:

流過導(dǎo)體棒的電流:

導(dǎo)體棒兩端電壓:

(2)若導(dǎo)體棒剛好運動到磁場區(qū)域1右邊界,磁感應(yīng)強度B2最大

由動能定理:

得:

(3)為使導(dǎo)體棒在磁場區(qū)域2中的加速度最大,應(yīng)。

導(dǎo)體棒進入磁場區(qū)域2瞬間的速度為v1

由動能定理得:

得:

導(dǎo)體棒受到的安培力為:

其中

根據(jù)牛頓第二定律:

得:

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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,各電阻阻值如圖所示,當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭Pb端滑到a端的過程中,下列說法正確的是( )

A. 電流表的讀數(shù)I先增大,后減小

B. 電壓表的讀數(shù)U先增大,后減小

C. 電壓表讀數(shù)U與電流表讀數(shù)I的比值不變

D. 電壓表讀數(shù)的變化量與電流表讀數(shù)的變化量的比值不變

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【題目】如圖所示,勻強電場中有一個以O為圓心、半徑為R的圓,電場方向與圓所在平面平行,A、O兩點電勢差為U,一帶正電的粒子在該電場中運動,經(jīng)A、B兩點時速度方向沿圓的切線,速度大小均為v0,粒子重力不計

A. 粒子在AB間是做圓周運動

B. 粒子從AB的運動過程中,動能先增大后減小

C. 勻強電場的電場強度E

D. 圓周上電勢最高的點與O點的電勢差為U

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖(a)所示,在半徑為R的虛線區(qū)域內(nèi)存在周期性變化的磁場,其變化規(guī)律如圖(b)所示。薄擋板MN兩端點恰在圓周上,且MN所對的圓心角為120 °。在t=0時,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,以初速度vA點沿直徑AOB射入場區(qū),運動到圓心O后,做一次半徑為的完整的圓周運動,再沿直線運動到B點,在B點與擋板碰撞后原速率返回(碰撞時間不計,電荷量不變),運動軌跡如圖(a)所示。粒子的重力不計,不考慮變化的磁場所產(chǎn)生的電場,下列說法正確的是

A. 磁場方向垂直紙面向外

B. (b)

C. (b)

D. t=0時,質(zhì)量為m、電荷量為-q的帶電粒子,以初速度vA點沿AO入射,偏轉(zhuǎn)、碰撞后,仍可返回A

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【題目】氣墊導(dǎo)軌是研究與運動有關(guān)的實驗裝置,也可以用來研究功能關(guān)系。如圖甲所示,在氣墊導(dǎo)軌的左端固定一輕質(zhì)彈簧,軌道上有一滑塊A緊靠彈簧但不連接,滑塊的質(zhì)量為m。

(1)用游標(biāo)卡尺測出滑塊A上的擋光片的寬度,讀數(shù)如圖乙所示,則寬度d=________cm。

(2)利用該裝置研究彈簧對滑塊做功的大。荒惩瑢W(xué)打開氣源,調(diào)節(jié)裝置,使滑塊可以靜止懸浮在導(dǎo)軌上,然后用力將滑塊A壓緊到P點,釋放后,滑塊A上的擋光片通過光電門的時間為Δt,則彈簧對滑塊所做的功為________。(用題中所給字母表示)

(3)利用該裝置測量滑塊與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù),關(guān)閉氣源,仍將滑塊AP點釋放,當(dāng)光電門到P點的距離為x時,測出滑塊A上的擋光片通過光電門的時間為t,移動光電門,測出多組數(shù)據(jù)(滑塊都能通過光電門),并繪出圖像,如圖丙所示,已知該圖線斜率的絕對值為k,則滑塊與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為________。

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【題目】甲、乙兩小車(均可視為質(zhì)點)沿平直公路前進,其速度-時間圖象如圖所示。下列說法正確的是(

A. 0~10s內(nèi),甲車的平均速度大小為5m/s

B. 0~20s內(nèi),乙車的位移大小為100m

C. 10s~20s內(nèi),甲車做加速度逐漸減小的減速運動

D. 0~20s內(nèi),甲車的加速度總是比乙車的加速度大

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【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi),一勻強電場方向豎直向上,一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電微粒以水平初速度v0P點射入,入射方向與電場線垂直。帶電微粒從Q點射出電場時,其速度方向與電場線夾角為30°。知勻強電場的寬度為d,P、Q兩點的電勢差為U,設(shè)P點的電勢為零,重力加速度為g。

(1)求帶電微粒在Q點的電勢能;

(2)求勻強電場的電場強度大。

(3)當(dāng)該帶電微粒電勢能為時,機械能變化了多少?

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【題目】研究平拋物體運動的實驗中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,若小球在平拋運動中的幾個位置如圖中的a、b、c、d所示。圖中的橫、縱線分別水平和豎直,小方格的邊長為l0,重力加速度為g。則:

1)小球平拋的初速度大小v0_____;

2)小明認為小球經(jīng)過相鄰位置的時間間隔相等。你認為小明的推斷_____(選填正確錯誤)理由是_____。

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【題目】在勻強磁場中有一不計電阻的矩形線圈繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生如圖甲所示的正弦交流電,把該交流電接在圖乙中理想變壓器的A、B兩端理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為15,電壓表和電流表均為理想電表,定值電阻R=1Ω,R兩端電壓uR大隨時間t的變化關(guān)系如圖丙所示。電動機M正常工作,下列說法正確的是

A. t=0.01s時,穿過該矩形線圈的磁通量的變化率為零

B. 電壓表V1的示數(shù)是36V,電壓表V2的示數(shù)是180V

C. 電動機M的內(nèi)阻是8Ω

D. 發(fā)電機的總功率是3600W

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