分析 (1)研究小車下滑d距離的過程,由機械能守恒定律求線框剛進入磁場時的速度 v 大。≤噭蛩龠\動時,合力為零,推導出安培力與速度的關(guān)系,再由平衡條件求速度 v2 大小.
(2)根據(jù)v2 的表達式,分析v2的大小與哪些因素有關(guān).
(3)根據(jù)能量守恒定律求小車運動過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱.
解答 解:(1)小車下滑d距離的過程,由機械能守恒定律得:
(m1+m2)gsinθ=$\frac{1}{2}({m}_{1}+{m}_{2}){v}^{2}$
可得:v=$\sqrt{2gdsinθ}$
小車勻速運動時,所受的安培力大小為:
F=nBIL=nB$\frac{nBL{v}_{2}}{R}$L=$\frac{{n}^{2}{B}^{2}{L}^{2}{v}_{2}}{R}$
由平衡條件得:(m1+m2)gsinθ=F
聯(lián)立解得:v2=$\frac{({m}_{1}+{m}_{2})gRsinθ}{{n}^{2}{B}^{2}{L}^{2}}$
(2)由v2=$\frac{({m}_{1}+{m}_{2})gRsinθ}{{n}^{2}{B}^{2}{L}^{2}}$得:v2=$\frac{({m}_{1}+{ρ}_{密}•n4LS)g•\frac{{ρ}_{電}•n4L}{S}sinθ}{{n}^{2}{B}^{2}{L}^{2}}$=$\frac{4(\frac{{m}_{1}}{S}+4n{ρ}_{密}L)g{ρ}_{電}sinθ}{n{B}^{2}{L}^{2}}$
則知,保持匝數(shù)、邊長、形狀不變,導線加粗時,截面積S增大,由上式知能減小小車勻速運動的速度v2,從而增大緩沖的效果.
(3)根據(jù)能量守恒定律,小車運動過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱為:
Q=(m1+m2)gLsinθ+[$\frac{1}{2}({m}_{1}+{m}_{2}){v}^{2}$-$\frac{1}{2}({m}_{1}+{m}_{2}){v}_{2}^{2}$]
聯(lián)立解得:Q=(m1+m2)g(L+d)sinθ-$\frac{({m}_{1}+{m}_{2})^{3}{g}^{2}{R}^{2}si{n}^{2}θ}{2{n}^{4}{B}^{4}{L}^{4}}$
答:(1)線框剛進入磁場時的速度 v 大小和小車勻速運動的速度 v2 大小分別為$\sqrt{2gdsinθ}$和$\frac{({m}_{1}+{m}_{2})gRsinθ}{{n}^{2}{B}^{2}{L}^{2}}$;
(2)能減小小車勻速運動的速度,從而增大緩沖的效果.
(3)小車運動過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱為(m1+m2)g(L+d)sinθ-$\frac{({m}_{1}+{m}_{2})^{3}{g}^{2}{R}^{2}si{n}^{2}θ}{2{n}^{4}{B}^{4}{L}^{4}}$.
點評 本題要能正確分析小車及線框的受力情況,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律熟練推導安培力與速度的關(guān)系式是關(guān)鍵.解題時要注意線框的匝數(shù).
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 1:1:1 | B. | 2:1:1 | C. | 3:2:1 | D. | 4:2:1 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 車輛剎車時乘客向前傾 | |
B. | 用洗衣機的脫水桶使?jié)褚路撍?/td> | |
C. | 旋轉(zhuǎn)雨傘甩掉傘上面的水滴 | |
D. | 速度過大的汽車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎時發(fā)生側(cè)滑 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | t′=t1,X0=S | B. | t′=$\frac{1}{2}{t_1}$,X0=$\frac{3}{4}$S | C. | t′=$\frac{1}{2}{t_1}$,X0=$\frac{3}{8}$S | D. | t′=$\frac{1}{2}{t_1}$,X0=$\frac{1}{4}$S |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 落地時的速度之比是$\sqrt{2}$:1 | B. | 落地時的速度之比是1:1 | ||
C. | 下落過程中的時間之比是1:$\sqrt{2}$ | D. | 下落過程中的加速度之比是1:1 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 物體M的加速度比P的加速度大 | B. | P物體的速度變化比M的速度變化快 | ||
C. | 物體P的速度可能在減小 | D. | 物體M的速度一定在增加 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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