在上百米高的摩天大樓中,因普通電梯牽引鋼繩太長形成很多技術困難(圖a),因此人們設計了電磁驅動的方式牽引電梯。圖b所示為電磁驅動的一種簡化原理:光滑的平行長直金屬導軌置于豎直面內,間距為L、導軌下端接有阻值為R的電阻,質量為m的導體棒(相當于電梯車廂)垂直跨接在導軌上。導軌和導體棒的電阻均不計,且接觸良好。在導軌平面上存在著磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域,當磁場以速度v1勻速向上移動時,導體棒隨之運動并很快達到恒定速度。設導體棒始終處于磁場區(qū)域內。求
(1)導體棒所達到的恒定速度v2;
(2)導體棒以恒定速度運動時,克服重力做功的功率和電路中消耗的電功率;
(3)若t = 0時磁場由靜止開始水平向上做勻加速直線運動,經過較短時間后,導體棒也做勻加速直線運動,其v-t關系如圖c所示,已知在時刻t導體棒的瞬時速度大小為vt,求導體棒做勻加速直線運動時的加速度大小。
(1)設電路中感應電動勢為E,則
E=BL(v1-v2) …………………………………………….
由閉合電路歐姆定律 …………………………………………….
導體棒所受安培力F=BIL ………………………………………….
速度恒定時有 F=mg …………………………………………….
聯立以上各式可得: …………………………………
(2)克服重力做功的功率P1= mgv2 …………………………….………
整理得 ………………………………………
電路中消耗的電功率P2=I2R ………………………………………
整理得 ……………………………………….
(3)導體棒加速運動時,由牛頓第二定律及上述式子可得
……………………………………….
導體棒要做勻加速運動,必有(v1-v2)為常數,即導體棒與磁場具有相同加速度a。
………………………………………….……….
設Dv=(v1-v2),在t時刻磁場速度應該為
v=Dv+vt …………………………………………
對磁場,由運動學公式得v=at …………………………………………
即 Dv=(v1-v2)=at-vt …………………………………………
則有 ………………………………………
解得: …………………………………………..….
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如圖4所示,將帶電棒移近兩不帶電的導體球,兩個導體球開始時互相接觸且對地絕緣,下述幾種方法中能使兩球都帶電的是( )
圖4
A.先把兩球分開,再移走棒
B.先移走棒,再把兩球分開
C.先將棒接觸一下其中的一球,再把兩球分開
D.棒的帶電荷量不變,兩導體球不能帶電
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科目:高中物理 來源: 題型:
如圖所示,傾角為θ=30°、足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距L1=0.4m,B1=5T的勻強磁場垂直導軌平面向上。一質量m=1.6kg的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導軌上,且始終與導軌接觸良好,其電阻r=1Ω。金屬導軌上端連接右側電路,R1=1Ω,R2=1.5Ω。R2兩端通過細導線連接質量M=0.6kg的正方形金屬框cdef,每根細導線能承受的最大拉力Fm=3.6N,正方形邊長L2=0.2 m,每條邊電阻r0=1Ω,金屬框處在一方向垂直紙面向里、B2=3T的勻強磁場中。現將金屬棒由靜止釋放,不計其他電阻及滑輪摩擦,取g=10m/s2。求:
(1)電鍵S斷開時棒ab下滑過程中的最大速度vm;
(2)電鍵S閉合,細導線剛好被拉斷時棒ab的速度v;
(3)若電鍵S閉合后,從棒ab釋放到細導線被拉斷的過程中棒ab上產生的電熱Q=2J,此過程中棒ab下滑的高度h。
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如圖甲所示,共220匝的矩形金屬線圈繞與 磁感線垂直的轉軸在勻強磁場中勻速轉動,輸出交流電的電動勢圖像如乙圖所示,經原、副線圈匝數比為1:10的理想變壓器給一額定功率為22W的燈泡供電,電路如圖丙所示。閉合開關后,燈泡正常發(fā)光。則( )
A.交流發(fā)電機的轉速為100r/s
B.燈泡的額定電壓為V
C.變壓器原線圈中電流表的示數為1A
D.t = 0.01s時刻穿過線框回路的磁通量為Wb
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如圖,線圈M和線圈N繞在同一鐵芯上.M與電源、開關、滑動變阻器相連,P為滑動變阻器的滑動端,開關S處于閉合狀態(tài).N與電阻R相連.下列說法正確的是( )
A.當P向右移動,通過R的電流為b到a
B.當P向右移動,通過R的電流為a到b
C.斷開S的瞬間,通過R的電流為b到a
D.斷開S的瞬間,通過R的電流為a到b
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下列現象中,能表明電和磁有聯系的是( )
A.摩擦起電
B.兩塊磁鐵相互吸引或排斥
C.小磁針靠近通電導線時偏轉
D.磁鐵插入閉合線圈過程中,線圈中產生感應電流
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如圖6所示,甲是遠距離輸電線路的示意圖,乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的正弦曲線圖像,則下面說法中正確的是( )
A.發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500 V
B.用戶用電器上交流電的頻率是50 Hz
C.輸出線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數比決定
D.當用戶用電器的總電阻增大時,輸電線上損失的功率減小
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如圖所示,在滑動變阻器的滑片向左滑動的過程中,理想電壓表、電流表的示數將發(fā)生變化,電壓表V1、V2示數變化量的絕對值分別為△U1、△U2,已知電阻R大于電源內阻r,則( )
A.電流表A的示數增大
B.電壓表V2的示數增大
C.電壓表V1的示數增大
D.△U1大于△U2
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