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如图,一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁,产生一个辐射状的磁场(磁场水平向外),其大...

如图,一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁,产生一个辐射状的磁场(磁场水平向外),其大小为B=K/r,r为半径,设一个与磁铁同轴的圆形铝环,半径为R(大于圆柱形磁铁半径),而弯成铝环的铝丝其截面积为S,铝丝电阻率为ρ,密度为ρ.铝环通过磁场由静止开始下落,下落过程中铝环平面始终保持水平.试求:
(1)铝环下落速度为v时的电功率?
(2)铝环下落的最终速度?
(3)当下落h高度时,速度最大,此过程中圆环消耗的电能?

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(1)根据电阻定律求出圆环的电阻,根据法拉第电磁感应定律求出切割磁感线产生的电动势,根据电功率的表达式求解. (2)当圆环加速度为零时,有最大速度,由平衡条件求解. (3)由能量守恒定律求解. 【解析】 (1)由题意知圆环所在处的磁感应强度B=,圆环的有效切割长度为其周长,即L=2πR, 圆环的电阻R==,当圆环的速度为v时,切割磁感线产生的电动势E=BLv=2kπv, 圆环中的电流I=,圆环速度为v时电功率P=I2R 联立以上各式解得:P= (2)当圆环加速度为零时,有最大速度vm,此时安培力F=BIL= 由平衡条件可知:mg=F,圆环的质量m=ρS•2πR  解得:vm= (3)由能量守恒定律得: mgh=m+Q  解得:Q=2πρRS[gh-()2] 答:(1)铝环下落速度为v时的电功率是 (2)铝环下落的最终速度是 (3)当下落h高度时,速度最大,此过程中圆环消耗的电能是2πρRS[gh-()2].
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考点分析:
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如图所示,竖直平面内有一根直角杆AOB,杆的水平部分粗糙,动摩擦因数μ=0.2,杆竖直部分光滑,两部分各套有质量均为2kg的滑环A和B,两环间用细绳相连,绳长L=1m,开始时绳与竖直杆的夹角θ为37°.现用大小为50N的水平恒力F将滑环A从静止开始向右拉动,当θ角增大到53°时,滑环A的速度为1.2m/s,求在这一过程中拉力F做的功及滑环A克服摩擦力所做的功.
某同学的解法如下:
A环向右移动的位移s=L(sin37°-cos37°)
整体分析A、B受力在竖直方向合力为零,则
FN=(mAg+mBg)
滑动摩擦力Ff=μFN
拉力所做的功WF=Fs
A环克服摩擦力所做的功Wf=Ffs
代入数据就可解得结果.
你认为该同学上述所列各式正确吗?若正确,请完成计算.若有错,请指出错在何处,并且重新列式后解出结果.

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如图所示,质量为M的圆柱形气缸通过弹簧挂在天花板上,气缸内有一面积为S=5.00×10-3m2,质量为mB=10.0kg的活塞,将一定质量的气体封闭在气缸内.温度为t1=27℃时,被封闭气体的体积为V;将气体加热到温度为t2时,气体体积增加了V/3.活塞与气缸壁间的摩擦不计,大气压强为p=1.00×105Pa,求:
(1)温度t2
(2)温度从t1升高到t2时,弹簧的长度如何变化;
(3)若温度维持27℃不变,将弹簧剪断(设气缸离地面的距离足够高),下落过程中,当活塞与气缸相对静止时,气体的体积V1与V的比值.

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某研究性实验小组为探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素,进行了模拟实验研究.如图为测定风力的实验装置图.其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝,电阻丝阻值较大;一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于O点,另一端悬挂小球P,无风时细金属丝竖直,恰与电阻丝在C点接触,OC=H;有风时细金属丝将偏离竖直方向,与电阻丝相交于某一点(如图中虚线所示,细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触).
(1)已知电源电动势为E,内阻不计,理想电压表两接线柱分别与O点与C点相连,球P的质量为m,重力加速度为g,由此可推得风力大小F与电压表示数U的关系为F=______
(2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因数有关,于是他们进行了实验后获得了如下数据:(下表中风速v的单位为m/s,电压U的单位为V,球半径r的单位为cm.)
根据表中数据可知,风力大小F与风速大小和球半径r的关系是______
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0.259.6014.519.128.7
0.502.403.604.817.19
0.751.071.612.133.21
1.000.600.891.211.82


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用下列器材组装成描绘电阻R伏安特性曲线的电路,请将实物图连线成为实验电路.微安表μA(量程200μA,内阻约200Ω );电压表V(量程3V,内阻约10kΩ);电阻R(阻值约20kΩ); 滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流1A );电池组E(电动势3V,内阻不计);开关S 及导线若干.
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如图为测量通电螺线管内部磁感应强度的实验装置.实验所使用的传感器是______传感器.实验前(螺线管未通电,传感器未放入螺线管),在水平桌面上转动传感器,让传感器的测量端指向不同方向,观察示数如下表.由此可知实验时为减小地磁场对测量的影响,螺线管应该______放置(填“东西”或“南北”).
经记录绘图后得到右图,根据图线写出通电螺线管内部的磁感应强度的两个特点:
方向NENEESSWSWWN
数值0.030.020.00-0.01-0.04-0.020.000.01

(1)______
(2)______

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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