分析 (1)強磁鐵達到最大速度強磁鐵減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為銅管的熱功率,由此即可求出;
(2)由題,銅管中的感應電動勢大小與強磁鐵下落的速度成正比結(jié)合電熱的公式:P=$\frac{{E}^{2}}{R}$電場熱功率與速度的關系,然后結(jié)合(1)得出的速度與熱功率的表達式即可求出強磁鐵下落的最大速度v1;
(3)根據(jù)強磁鐵機械能耗散的功率等于其受到的阻力大小與下落速度大小的乘積.由動量定理得出最大速度v0的表達式,然后結(jié)合動能定理即可求出此過程強磁鐵的下落高度h;
(4)結(jié)合渦流分析這一現(xiàn)象的原因.
解答 解:(1)磁鐵勻速下落過程中,可以認為減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為熱,則:
P0 t=m0 gv0 t
代入數(shù)據(jù)可得:P0=m0gv0
(2)由于強磁鐵下落過程中銅管中的感應電動勢大小 E 與磁鐵下落的速度 v 成正比,且其周圍 銅管的有效電阻 R 是恒定的,可知任一時刻的熱功率:
$P=\frac{E^2}{R}$…①
則:P∝v2
由(1)可得,強磁鐵下落過程中P=mgv…②
可得:$\frac{P_0}{P_1}=\frac{{{m_0}g{v_0}}}{{({m_0}+{m_1})g{v_1}}}=\frac{v_0^2}{v_1^2}$…③
所以有:${v_1}=\frac{{{m_0}+{m_1}}}{m_0}{v_0}$
(3)設強磁鐵下落過程中的很短時間△t 內(nèi)所受電磁阻力大小為 f,根據(jù)動量定理有:
m0g△t-f△t=m0△v…④
又有:$P=fv=\frac{E^2}{R}$…⑤
所以有:f∝v
設f=kv,其中 k 為常量⑥強磁鐵勻速下落時:m0g=kv0…⑦
由④⑥⑦式,有${m_0}g△t-\frac{{{m_0}g}}{v_0}v•△t={m_0}△v$…⑧
對于全過程有:${m_0}gt-\frac{{{m_0}g}}{v_0}h={m_0}{v_0}$…⑨
得:$h={v_0}t-\frac{v_0^2}{g}$
(4)因為此時銅管中仍然會產(chǎn)生渦流,渦流的磁場對強磁鐵有阻力作用.
答:(1)圖1中的強磁鐵達到最大速度后銅管的熱功率是m0gv0;
(2)強磁鐵下落的最大速度v1是$\frac{{m}_{0}+{m}_{1}}{{m}_{0}}{v}_{0}$;
(3)此過程強磁鐵的下落高度h是${v}_{0}t-\frac{{v}_{0}^{2}}{g}$;
(4)因為此時銅管中仍然會產(chǎn)生渦流,渦流的磁場對強磁鐵有阻力作用.
點評 該題屬于信息給予的題目,在解答的過程中要注意理解題目中給出的電動勢與下落的速度成正比等條件,正確進行列式.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 有磁必有電,有電必有磁 | |
B. | 一切磁現(xiàn)象都起源于電荷的運動 | |
C. | 一切磁作用都是運動電荷通過磁場產(chǎn)生的 | |
D. | 除永久磁鐵外,一切磁場都是由運動電荷產(chǎn)生的 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 該交流電瞬時值的表達式為 u=220sin 100π t(V) | |
B. | 當 t=1.5×10-2s 時,線圈平面與磁場方向平行 | |
C. | 若只減少理想變壓器原線圈的匝數(shù),則變壓器的輸入功率將減小 | |
D. | 若只增大滑動變阻器接入電路中的阻值,則電壓表 V1與 V2示數(shù)的比值將減小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | F2的方向是唯一的. | B. | F2有無數(shù)個可能的方向. | ||
C. | F1的大小是唯一的. | D. | F1的大小可取$({\sqrt{3}-1})$N. |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 因為彈簧有收縮趨勢,所以B球的瞬時加速度向上,A球的瞬時加速度向下 | |
B. | 兩球的瞬時加速度均沿斜面向下,大小均為gsin θ | |
C. | A球的瞬時加速度大小為2gsin θ,方向沿斜面向下 | |
D. | B球的瞬時加速度為零 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 在推導勻變速直線運動位移公式時,運用了理想模型法 | |
B. | 質(zhì)點和點電荷采用的是同一種思想方法 | |
C. | 合力和分力體現(xiàn)了等效替換的思想 | |
D. | 加速度、電場強度、電勢都采取比值法定義的物理量 |
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