19.利用超導(dǎo)體可以實現(xiàn)磁懸。谒阶烂嫔戏胖靡恢荛L為L,質(zhì)量為m的超導(dǎo)圓環(huán),如圖所示,一永磁鐵在外力作用下,從圓環(huán)正上方緩慢下移至離桌面高H處撤去外力,永磁鐵恰好平衡,此時圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為I,其所在處磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向與水平成θ角,求:
(1)從上往下看,超導(dǎo)圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向;
(2)桌面對圓環(huán)的支持力N;
(3)經(jīng)一段時間后,永磁鐵會下移至離桌面高為h的位置處平衡,有觀點認(rèn)為,造成這種現(xiàn)象的原因是由于超導(dǎo)體有微小電阻(現(xiàn)有一起無法測得).若圓環(huán)的截面面積為S,電阻率為ρ,電流保持不變,求這兩次位置變化所經(jīng)歷的時間△t.

分析 (1)根據(jù)楞次定律判斷超導(dǎo)圓環(huán)中的感應(yīng)電流的方向
(2)求出安培力的豎直分量,根據(jù)平衡條件求出桌面對圓環(huán)的支持力;
(3)根據(jù)能量守恒定律求出圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱,再由焦耳定律求兩次位置變化所經(jīng)歷的時間△t;

解答 解:(1)從上往下看,逆時針電流.
(2)圓環(huán)所受到的安培力F=BIL
其豎直方向的分量${F}_{1}^{\;}=Fcosθ=BILcosθ$
以圓環(huán)為研究對象,由平衡條件,得N=mg+BILcosθ
(3)設(shè)永磁體的質(zhì)量為M,以永磁鐵為研究對象,由平衡條件,
可知Mg=BILcosθ
由能量守恒,永磁鐵減少的重力勢能等于圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱.
Q=Mg(H-h)=BILcosθ•(H-h)
由$Q={I}_{\;}^{2}R•△t$解得
$△t=\frac{BScosθ•(H-h)}{Iρ}$
答:(1)從上往下看,超導(dǎo)圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向為逆時針方向;
(2)桌面對圓環(huán)的支持力N為Mg+BILcosθ;
(3)經(jīng)一段時間后,永磁鐵會下移至離桌面高為h的位置處平衡,有觀點認(rèn)為,造成這種現(xiàn)象的原因是由于超導(dǎo)體有微小電阻(現(xiàn)有一起無法測得).若圓環(huán)的截面面積為S,電阻率為ρ,電流保持不變,這兩次位置變化所經(jīng)歷的時間△t為$\frac{BScosθ•(H-h)}{Iρ}$.

點評 本題考查了楞次定律、共點力平衡、能量守恒和安培力公式等知識點,解題的關(guān)鍵是分析圓環(huán)的受力情況,知道能量是如何轉(zhuǎn)化的.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

11.如圖所示,一個質(zhì)量為m、電阻不計、足夠長的光滑U形金屬框架MNQP,位于光滑絕緣水平桌面上,平行導(dǎo)軌MN和PQ相距為L.空間存在著足夠大的方向豎直向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的大小為B.另有質(zhì)量也為m的金屬棒CD,垂直于MN放置在導(dǎo)軌上,并用一根絕緣細(xì)線系在定點A.已知,細(xì)線能承受的最大拉力為T0,CD棒接入導(dǎo)軌間的有效電阻為R.現(xiàn)從t=0時刻開始對U形框架施加水平向右的拉力,使其從靜止開始做加速度為a的勻加速直線運動.

(1)求從框架開始運動到細(xì)線斷裂所需的時間t0及細(xì)線斷裂時框架的瞬時速度v0大;
(2)若在細(xì)線斷裂時,立即撤去拉力,求此后過程中回路產(chǎn)生的總焦耳熱Q.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

12.某同學(xué)用如圖所示的裝置做驗證動量守恒定律的實驗.先將A球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下,在水平地面上的記錄紙上留下壓痕,重復(fù)10次;再把同樣大小的B球放在斜槽軌道末水平段的最右端上,讓A球仍從同一固定點處由靜止開始滾下,和B球相碰后,兩球分別落在記錄紙的不同位置處,重復(fù)10次.
(1)在以下選項中,哪些是本次實驗必須測量的物理量AC.
A.兩球的質(zhì)量mA、mB
B.A球的釋放點離斜槽末端的豎直高度h
C.線段$\overline{OM}$、$\overline{OP}$、$\overline{ON}$的長度
D.斜槽末端離紙面的豎直高度H
(2)在本實驗中,根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù),當(dāng)關(guān)系式maOP=maOM+mbON,成立時,即可驗證碰撞過程中動量守恒.
(3)在本實驗中,為了盡量減小實驗誤差,在安裝斜槽軌道時,應(yīng)讓斜槽末端保持水平,這樣做的目的是C.
A.入射球與被碰小球碰后均能從同一高度飛出
B.入射球與被碰小球碰后能同時飛出
C.入射球與被碰小球離開斜槽末端時的速度為水平方向
D.入射球與被碰小球碰撞時的動能不損失.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

7.如圖所示,間距為L平行且足夠長的光滑導(dǎo)軌由兩部分組成:傾斜部分與水平部分平滑相連,傾角為θ,在傾斜導(dǎo)軌頂端連接一阻值為r的定值電阻.質(zhì)量為m、電阻也為r的金屬桿MN垂直導(dǎo)軌跨放在導(dǎo)軌上,在傾斜導(dǎo)軌區(qū)域加以垂直導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場;在水平導(dǎo)軌區(qū)域加另一垂直軌道平面向下、磁感應(yīng)強度也為B的勻強磁場.閉合開關(guān)S,讓金屬桿MN從圖示位置由靜止釋放,已知金屬桿運動到水平軌道前,已達到最大速度,不計導(dǎo)軌電阻且金屬桿始終與導(dǎo)軌接觸良好,重力加速度為g.求:
(1)金屬桿MN在傾斜導(dǎo)軌上滑行的最大速率vm
(2)金屬桿MN在傾斜導(dǎo)軌上運動,速度未達到最大速度vm前,當(dāng)流經(jīng)定值電阻的電流從零增大到I0的過程中,通過定值電阻的電荷量為q,求這段時間內(nèi)在定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)金屬桿MN在水平導(dǎo)軌上滑行的最大距離xm

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

14.如圖所示,磁電式儀表的線圈常常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,假定儀表工作時指針向右轉(zhuǎn)動,鋁框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,由于鋁框轉(zhuǎn)動時有感應(yīng)電流,鋁框要受到安培力,則下列判斷正確的是( 。
A.鋁框中的感應(yīng)電流沿順時針方向(從前向后看)
B.鋁框中的感應(yīng)電流沿逆時針方向(從前向后看)
C.使用鋁框做線圈骨架是利用電磁驅(qū)動原理
D.使用鋁框做線圈骨架是利用電磁阻尼原理

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.關(guān)于功和功率的判斷,下列說法正確的是( 。
A.功的大小只由力和位移的大小決定
B.力和位移都是矢量,所以功也是矢量
C.功率大的機械做功比功率小的機械做功快
D.做功越多,功率就越大

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

11.有一束單色光從A穿過B再折向C,如圖所示,下面說法中正確的是(  )
A.介質(zhì)B的折射率最大B.介質(zhì)C的折射率最大
C.光在介質(zhì)B中的速度最大D.光在介質(zhì)C中的速度最大

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

8.有關(guān)圓周運動的基本模型,下列說法正確的是(  )
A.如圖a,汽車通過拱橋的最高點處于超重狀態(tài)
B.如圖b所示是兩個圓錐擺,增大θ,但保持圓錐的高度不變,則圓錐擺的角速度不變
C.如圖c,同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運動,則在A、B兩位置小球的角速度相等
D.如圖c,同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運動,則在A、B兩位置所受筒壁的支持力大小相等

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.下列說法正確的是( 。
A.在α,β,γ,這三種射線中γ射線的穿透能力最弱,α射線的電離能力最強
B.假如有18個某種放射性元素的原子核,經(jīng)過一個半衰期,一定是有9個原子核發(fā)生了衰變
C.某單色光照射一定金屬時不發(fā)生光電效應(yīng),改用波長較短的光照射該金屬時可能發(fā)生光電效應(yīng)
D.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,這樣的核反應(yīng)叫核裂變

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