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随着越来越高的摩天大楼在各地的落成,至今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经渐渐地不适用...

随着越来越高的摩天大楼在各地的落成,至今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经渐渐地不适用了.这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增加,这样这些钢索会由于承受不了自身的重量,还没有挂电梯就会被扯断.为此,科学技术人员正在研究用磁动力来解决这个问题.如图所示就是一种磁动力电梯的模拟机,即在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道,轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2,且B1和B2的方向相反,大小相等,即B1=B2=1T,两磁场始终竖直向上作匀速运动.电梯桥厢固定在如图所示的一个阁超导材料制成的金属框abcd内(电梯桥厢在图中未画出),并且与之绝缘.电梯载人时的总质量为5×103kg,所受阻力f=500N,金属框垂直轨道的边长Lcd=2m,两磁场的宽度均与金属框的边长Lac相同,金属框整个回路的电阻R=9.5×10-4Ω,假如设计要求电梯以v1=10m/s的速度向上匀速运动,那么,(取g=10m/s2
(1)磁场向上运动速度v应该为多大?(结果保留两位有效数字)
(2)在电梯向上作匀速运动时,为维持它的运动,外界必须提供能量,那么此时系统的效率为多少?(结果保留三位有效数字)

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(1)磁场向上运动,根据右手定则可判断通过abcd的电流方向,进而判断安培力的方向,是向上的,当安培力大小等于重力和阻力之和时,金属框会匀速运动 (2)由能量守恒定律知,外界提供的能量转化为三部分,一是线框的重力势能,二是线框产生电热,三是阻力的负功,而只有重力势能是有用的,由此可求系统的效率 【解析】 (1)当电梯匀速向上移动时,金属框中感应电流大小为: I=① 金属框所受安培力F=2B1ILcd② 由平衡条件得: F=mg+f③ 解①②③得v=13m/s (2)运动时能量由磁场提供,外界能量转化为三部分,一是线框的重力势能,二是线框产生电热,三是阻力的负功.由①式代入数据得, I=1.26×104A 金属框中焦耳热功率为:P1=I2R=1.51×105W 有用功率为P2=mgv1=5×105W 阻力功率为P3=fv1=5×103W 系统效率η=×100%=76.2% 答:(1)磁场向上运动速度v=13m/s (2)此时系统的效率为76.2%
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考点分析:
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(1)光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其面板结构如图1甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收的装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可显示物体的挡光时间,现用图乙所示装置做“利用自由落体运动验证机械能守恒定律”的实验,图1乙中1为小钢球,2和3是固定在铁架台适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出,让小钢球从两个光电门正上方某高度处自由落下,光电门2和3各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s用游标卡尺测量小钢球的直径d,此时卡尺游标部分如图丙所示.
①读出小球的直径d=______cm.
②小钢球通过光电门2中心的速度v1=______m/s,小钢球通过光电门3中心的速度v2=______m/s.(保留两位有效数字)
③为子验证机械能守恒定律,除了计算小钢球通过光电门的速度外,还需要用工具直接测量的物理量有______(选填下列选项)
A.小钢球的质量  B.重力加速度  C.光电门2中心到3中心的高度  D.小钢球通过光电门2中心到3中心的时间
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(2)现要求用下列提供的器材测量一节干电池的电动势E.干电池(电动势约为1.5V,内阻末知)电流表(量程为30mA,内阻约为10Ω)阻值为30Ω和40Ω的定值电阻各一个开关S1、S2,导线若干
①根据所给器材,在图2的两个电路原理图中,应选择图______.(填“甲”或“乙”)
②在所选择的电路中原理图中,R1应选择阻值为______Ω的定值电阻.
③若在用所选择的电路原理图测量中,闭合开关S1、S2时,电流表的读数如图2丙所示,闭合开关S1、断开S2时,电流表的读数如图2丁所示,则待测干电池的电动势E=______V(保留三位有效数字).
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(1)某同学用传感器来探究摩擦力,他的实验步骤如下:
①将力传感器接入数据采集器,再连接到计算机上;②将一质量m=3.75kg的木块置于水平桌面上,用细绳将木块和传感器连接起来;③打开计算机,使数据采集器工作,然后沿水平方向缓慢地拉动细绳,至木块运动一段时间后停止拉动;④将实验得到的数据经计算机处理后在屏幕上显示出如图所示的图象.
下列有关这个实验的几个说法,其中正确的是______
A.0~6s内木块一直受到静摩擦力的作用
B.4~8s内木块一直受到滑动摩擦力的作用
C.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.08
D.木块与桌面间的动摩擦因数约为0.11
(2)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点,图中没有画出,打点计时器接周期为T=0.02s的低压交流电源.他经过测量和计算得到打点计时器打下B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度,记录在下面的表格中.
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对应点BCDEF
速度/ms-10.1220.1640.2050.2500.289
①计算打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的公式为vF=______
②根据上面得到的数据,以A点对应的时刻为t=0时刻,在坐标纸上作出小车的速度随时间变化的v-t图线;
③由v-t图线求得小车的加速度a=______m/s2(结果保留两位有效数字).
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(1)分析判断以下说法的正误,在相应的括号内打“√”或“×”
A.雨后,马路上的油膜在阳光照射下会呈彩色,这是由于光具有波动性的缘故.______
B. 从地面上观察,在高速运行的飞船上,一切物理、化学过程和生命过程都变慢了.______
C. 根据大爆炸理论,我们所生活的宇宙是在不断膨胀的,各星球都离地球而远去,由此可以推测出地球上接收到遥远星球发出的光的波长要变短.______
D.电磁波中每一点的电场强度和磁感应强度总是互相垂直,且与波的传播方向垂直.______
(2)如图1所示,某透明液体深1m,一束与水平面成30°角的光线照向该液体,进入该液体的光线与水平面的夹角为45°,则该液体的折射率为______
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平抛运动可以分解为水平和竖直方向两个直线运动,在同一坐标系中作出这两个分运动的v-t图象,如图.若平抛运动的时间大于2t1,下列说法正确的是( )
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A.图线2表示竖直分运动的v-t图象
B.t1时刻的速度方向与水平方向成30°的角
C.t1时间内的竖直位移与水平位移之比为1:2
D.2t1时刻的速度方向与水平方向成60°的角
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温度能地影响金属导体和半导体材料的导电性能,在如图所示的图象中分别为某金属和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线,则( )
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A.图线1反应半导体材料的电阻随温度的变化
B.图线2反应金属导体的电阻随温度的变化
C.图线1反映金属导体的电阻随温度的变化
D.图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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