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磁悬浮列车的运行原理可简化为如图所示的模型,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方...

磁悬浮列车的运行原理可简化为如图所示的模型,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等距离分布的匀强磁场B1B2,导轨上有金属框abcd,金属框宽度ab与磁场B1B2宽度相同.当匀强磁场B1B2同时以速度v0沿直导轨向右做匀速运动时,金属框也会沿直导轨运动,设直导轨间距为LB1B2B,金属框的电阻为R,金属框运动时受到的阻力恒为F,则金属框运动的最大速度为多少?

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【解析】当磁场B1、B2同时以速度v0向右匀速运动时,线框必然同时有两条边切割磁感线而产生感应电动势.线框以最大速度运动时切割磁感线的速度为v=v0-vm 当线框以最大速度vm匀速行驶时,线框产生的感应电动势为E=2BLv 线框中产生的感应电流为I= 线框所受的安培力为F安=2BIL 线框匀速运动时,据平衡可得F安=F 解得vm= 点评 这是一道力、电综合题.它涉及力学中的受力分析及牛顿运动定律.解答的关键在于把新情景下的磁悬浮列车等效为有两条边切割磁感线的线框模型,分析运动情景,挖掘极值条件(线框做加速度越来越小的加速运动,当安培力等于阻力时,速度最大),另外还要 注意切割磁感线的速度为框与磁场的相对速度.
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考点分析:
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如图所示,足够长的两根相距为0.5 m的平行光滑导轨竖直放置,导轨电阻不计,磁感应强度B为0.8 T的匀强磁场的方向垂直于导轨平面.两根质量均为0.04 kg的可动金属棒abcd都与导轨接触良好,金属棒abcd的电阻分别为1 Ω和0.5 Ω,导轨最下端连接阻值为1 Ω的电阻R,金属棒ab用一根细绳拉住,细绳允许承受的最大拉力为0.64 N.现让cd棒从静止开始落下,直至细绳刚被拉断,此过程中电阻R上产生的热量为0.2 J(g取10 m/s2).求:

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(1)此过程中ab棒和cd棒产生的热量QabQcd

(2)细绳被拉断瞬间,cd棒的速度v

(3)细绳刚要被拉断时,cd棒下落的高度h.

 

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如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r0=0.10 Ω/m,导轨的端点PQ用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l=0.20 m.有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为Bkt,比例系数k=0.020 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在t=0时刻,金属杆紧靠在PQ端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t=6.0 s时金属杆所受的安培力.

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如图所示,在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1 m的平行金属导轨MNPQ,导轨的电阻忽略不计.在两根导轨的端点NQ之间连接一阻值R=0.3 Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L=0.2 m、每米长电阻r=2.0 Ω/m的金属棒ab,金属棒与导轨正交,交点为cd.当金属棒以速度v=4.0 m/s向左做匀速运动时,试求:

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(1)电阻R中电流的大小和方向;

(2)金属棒ab两端点间的电势差.

 

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如图所示,一个半径为r的铜盘,在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO′匀速转动,磁场方向与盘面垂直,在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷.设整个回路电阻为R,当圆盘匀速运动角速度为ω时,通过电阻的电流为________.

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如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R1R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F.此时(  )

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A.电阻R1消耗的热功率为Fv/3

B.电阻R2消耗的热功率为Fv/6

C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcos θ

D.整个装置消耗的机械功率为(Fμmgcos θ)v

 

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试题属性

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