直线电机是一种利用电磁驱动原理工作的电动机械,我们可以利用以下简单的模型粗浅地理解其工作原理。如图所示,一半径为r、电阻为R的细铜环质量为m,置于水平桌面(图中未画出该桌面)的圆孔上(孔径等于环内径)。另有一表面光滑的圆柱形磁棒(半径远大于绕制铜环的导线横截面的半径)竖直穿过圆孔和环,恰与孔、环不接触。磁棒产生的磁场方向沿半径方向向外,在环处的磁感应强度大小为B,磁棒下端足够长,重力加速度为g。
(1)若棒由静止开始竖直向上运动,其速度v与位移x的关系为v = kx(k为已知常量),当棒速度为va时环恰好对桌面压力为零,求va大小和此过程中环上产生的焦耳热Q;
(2)若棒以速度vb(vb>va)竖直向上匀速运动,环离开桌面后经时间t达到最大速度,求此时间内环上升的高度h大小;
(3)如果保持材料和半径都不变,仅将绕制铜环的铜线加粗一些,试分析说明第(2)问中铜环增加的动能如何变化。
高三物理简答题困难题
直线电机是一种利用电磁驱动原理工作的电动机械,我们可以利用以下简单的模型粗浅地理解其工作原理。如图所示,一半径为r、电阻为R的细铜环质量为m,置于水平桌面(图中未画出该桌面)的圆孔上(孔径等于环内径)。另有一表面光滑的圆柱形磁棒(半径远大于绕制铜环的导线横截面的半径)竖直穿过圆孔和环,恰与孔、环不接触。磁棒产生的磁场方向沿半径方向向外,在环处的磁感应强度大小为B,磁棒下端足够长,重力加速度为g。
(1)若棒由静止开始竖直向上运动,其速度v与位移x的关系为v = kx(k为已知常量),当棒速度为va时环恰好对桌面压力为零,求va大小和此过程中环上产生的焦耳热Q;
(2)若棒以速度vb(vb>va)竖直向上匀速运动,环离开桌面后经时间t达到最大速度,求此时间内环上升的高度h大小;
(3)如果保持材料和半径都不变,仅将绕制铜环的铜线加粗一些,试分析说明第(2)问中铜环增加的动能如何变化。
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下列装置中利用电磁感应原理工作的是( )
A.电动机 B.发电机 C.电磁铁 D.电磁继电器
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下列关于物理现象及其在科技中的应用的说法正确的是( )
A. 交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的
B. 穿过线圈的磁通量为0,感应电动势一定为0
C. 自感现象是收音机中“磁性天线”工作的基础
D. 磁电式电流表中,极靴与铁质圆柱间产生的是匀强磁场
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物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用.下面列举的四种器件中,在工作时利用了电磁感应现象的是( )
A.回旋加速器
B.交流发电机
C.质谱仪
D.电动机
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电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论:如图所示,将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上,斜面与水平方向夹角为θ。一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间,恰好匀速穿过,穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定,其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是边长为d的正方形,由于磁铁距离铝条很近,磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场,磁感应强度为B,铝条的高度大于d,电阻率为ρ。为研究问题方便,铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场,其他部分电阻和磁场可忽略不计,假设磁铁进入铝条间以后,减少的机械能完全转化为铝条的内能,重力加速度为g。
(1)求铝条中与磁铁正对部分的电流I;
(2)若两铝条的宽度均为b,推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式;
(3)在其他条件不变的情况下,仅将两铝条更换为宽度b'>b的铝条,磁铁仍以速度v进入铝条间,试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化。
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电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论:如图所示,将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上,斜面与水平方向夹角为θ。一条形磁铁滑入两铝条间,恰好以速度v0匀速下滑,穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定,其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是底边为2d,高为d的长方形,由于磁铁距离铝条很近,磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场,磁感应强度为B,铝条的高度大于d,宽度为b,电阻率为ρ。为研究问题方便,铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场,其他部分电阻和磁场可忽略不计,假设磁铁进入铝条间以后,减少的机械能完全转化为铝条的内能,重力加速度为g。
(1)求一侧铝条中与磁铁正对部分的感应电动势E;
(2)求条形磁铁的质量m;
(3)在其他条件不变的情况下,仅将两铝条更换为宽度()为的铝条,磁铁仍以速度v0进入铝条间,请在图中定性画出磁铁速度v随时间t变化关系的图线(规定沿斜面向下为正方向)。
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电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论:如图所示,将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上,斜面与水平方向夹角为θ。一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间,恰好匀速穿过,穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定,其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是边长为d的正方形,由于磁铁距离铝条很近,磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场,磁感应强度为B,铝条的高度大于d,电阻率为ρ。为研究问题方便,铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场,其他部分电阻和磁场可忽略不计,假设磁铁进入铝条间以后,减少的机械能完全转化为铝条的内能,重力加速度为g。
(1)求铝条中与磁铁正对部分的电流I;
(2)若两铝条的宽度均为b,推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式;
(3)在其他条件不变的情况下,仅将两铝条更换为宽度b'>b的铝条,磁铁仍以速度v进入铝条间,试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化。
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电磁缓冲器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论:如图所示,将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上,斜面与水平方向夹角为。一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间,恰好匀速穿过,穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定,其引起电磁感应的效果与磁铁不动,铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是边长为d的正方形,由于磁铁距离铝条很近,磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场,磁感应强度为B,铝条的高度大于d,电阻率为ρ,为研究问题方便,铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场,其他部分电阻和磁场可忽略不计,假设磁铁进入铝条间以后,减少的机械能完全转化为铝条的内能,重力加速度为g
(1)求铝条中与磁铁正对部分的电流I;
(2)若两铝条的宽度均为b,推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式;
(3)在其他条件不变的情况下,仅将两铝条更换为宽度的铝条,磁铁仍以速度v进入铝条间,试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化。
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电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论:如图所示,将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上,斜面与水平方向夹角为θ。一条形磁铁滑入两铝条间,恰好以速度v0匀速下滑,穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定,其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是底边为2d,高为d的长方形,由于磁铁距离铝条很近,磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场,磁感应强度为B,铝条的高度大于d,宽度为b,电阻率为ρ。为研究问题方便,铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场,其他部分电阻和磁场可忽略不计,假设磁铁进入铝条间以后,减少的机械能完全转化为铝条的内能,重力加速度为g。
(1)求一侧铝条中与磁铁正对部分的感应电动势E;
(2)求条形磁铁的质量m;
(3)在其他条件不变的情况下,仅将两铝条更换为宽度()为的铝条,磁铁仍以速度v0进入铝条间,请在图中定性画出磁铁速度v随时间t变化关系的图线(规定沿斜面向下为正方向)。
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发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,以速度v(v平行于MN)向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻,导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源,导体棒ab通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为I。求:
(1)图1、2中棒ab受到的安培力F1、F2;
(2)在t时间内,图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能;
(3)请简述图1中,做功与能量变化的情况。
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