(1)P被釋放后,細(xì)繩的張力對(duì)D產(chǎn)生機(jī)械力矩,帶動(dòng)D和A
1作逆時(shí)針的加速轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)兩個(gè)輪子之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸,A
1帶動(dòng)A
2作順時(shí)針的加速運(yùn)動(dòng).由于兩個(gè)輪子的輻條切割磁場(chǎng)線,所以在A
1產(chǎn)生由周邊沿輻條指向軸的電動(dòng)勢(shì),在A
2產(chǎn)生由軸沿輻條指向周邊的電動(dòng)勢(shì),經(jīng)電阻R構(gòu)成閉合電路.A
1、A
2中各輻條上流有沿電動(dòng)勢(shì)方向的電流,在磁場(chǎng)中輻條受到安培力.不難看出,安培力產(chǎn)生的電磁力矩是阻力矩,使A
1、A
2加速轉(zhuǎn)動(dòng)的勢(shì)頭減緩.A
1、A
2從起始的靜止?fàn)顟B(tài)逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng),電流隨之逐漸增大,電磁阻力矩亦逐漸增大,直至電磁阻力矩與機(jī)械力矩相等,D、A
1和A
2停止作加速轉(zhuǎn)動(dòng),均作勻角速轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)P勻速下落,
電流方向:左邊的四條電流方向均指向圓心,右邊的四條電流方向均背向圓心.
等效電路如左圖所示:
(2)加速過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化:重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能;
勻速階段:重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
(3)物體由靜止開(kāi)始下落過(guò)程中的速度-時(shí)間:先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),后做勻速直線運(yùn)動(dòng).圖象如右圖所示,
(4)設(shè)其速度為v,則A
1的角速度
ω1= (1)
A
1帶動(dòng)A
2轉(zhuǎn)動(dòng),A
2的角速度ω
2與A
1的角速度ω
1之間的關(guān)系為ω
1a
1=ω
2a
1(2)
A
1中每根輻條產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為
E1=Bω1 (3)
軸與輪邊之間的電動(dòng)勢(shì)就是A
1中四條輻條電動(dòng)勢(shì)的并聯(lián),其數(shù)值見(jiàn)(3)式.同理,A
2中,軸與輪邊之間的電動(dòng)勢(shì)就是A
2中四條輻條電動(dòng)勢(shì)的并聯(lián),其數(shù)值
E2=Bω2(4)
A
1中每根輻條的電阻為R
1,軸與輪邊之間的電動(dòng)勢(shì)就是A
1中四條輻條電動(dòng)勢(shì)的并聯(lián),其數(shù)值為R
A1=
(5)
A
2中每根輻條的電阻為R
2,軸與輪邊之間的電動(dòng)勢(shì)就是A
2中四條輻條電動(dòng)勢(shì)的并聯(lián),其數(shù)值為R
A2=
(6)
A
1輪、A
2輪和電阻R構(gòu)成串聯(lián)回路,其中的電流為I=
(7)
以(1)至(6)式代入(7)式,得I=
(8)
當(dāng)P勻速下降時(shí),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),重力的功率等于所有電阻的焦耳熱功率之和,即 mgv=I
2(R+
+) (9)
以(8)式代入(9)式得
V=答:(1)在圖中標(biāo)明八根輻條中的電流方向,并畫出該裝置的等效電路圖如左上圖.
(2)在由靜止開(kāi)始下落過(guò)程中,整個(gè)系統(tǒng)的能量是加速過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化:重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能;
勻速階段:重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
(3)定性畫出物體由靜止開(kāi)始下落過(guò)程中的速度-時(shí)間圖象:如右上圖.
(4)求:P下落過(guò)程中的最大速度
V=.