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近年来多国在研制利用电磁阻尼的方法以代替原来的阻拦索技术,让飞机在航空母舰上降落...

近年来多国在研制利用电磁阻尼的方法以代替原来的阻拦索技术,让飞机在航空母舰上降落时获得较大的加速度。如图为电磁阻尼装置示意图,电阻不计的两光滑平行金属导轨MNPQ相距为l,导轨放置在绝缘平面上,导轨处于竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为B。导轨的右端NQ处接有一个电阻为R的定值电阻。质量为m,长度为l、电阻为r的金属杆ab以初速度v0进入磁场区域。假设导轨足够长,整个过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好,求:

1)感应电流在电阻R上产生的焦耳热为多大?

2)金属杆进入水平导轨后前进的距离为多大?

3NQ端接电阻,能量以热量的方式耗散,若将定值电阻R改为电容为C的电容器,可以将飞机的动能以电能的方式存储在电容器中,最终电容器储存的电能为多大?

 

(1)(2);(3)mv02-m2 【解析】 (1)根据能量守恒,金属杆的动能转化为热能,即 Q=mv02 电阻r和R串联,则R上产生的焦耳热 (2)金属杆进入磁场区域后受到与运动方向相反的安培力的作用,设经过位移x后导体杆速度为0,利用动量定理 -Ft=0-mv0 F=BIl q=It 得 Blq=mv0 故 (3)当金属杆切割磁感线运动时,将产生感应电流,电容器C将被充电,金属杆和电容器C构成的闭合回路中有充电电流存在,金属杆受到安培力的作用而减速,当ab杆以稳定速度v匀速运动时, Blv=UC= 电容器所带电量 qC=It 对金属杆利用动量定理可得 -BIlt=mv-mv0 联立可求得金属杆最终速度 根据能量守恒可得 EC=mv02-mv2=mv02-m  
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考点分析:
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某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动。他设计的装置如图甲所示。在小车A后连着纸带,电磁打点计时器所用电源频率为50Hz,长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。

(1)若已测得打点纸带如图乙所示,并测得各计数点的间距(已标在图上)A为运动的起点,则应选________段来计算A碰前的速度,应选________段来计算AB碰后的共同速度(以上两空选填AB”“BC”“CDDE”)

(2)已测得小车A的质量m10.4kg,小车B的质量m20.2kg,则碰前两小车的总动量为________kg·m/s,碰后两小车的总动量为________kg·m/s

 

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如图所示,水平传送带以v2 m/s的速率沿逆时针方向转动,在其左端与一竖直固定的光滑轨道平滑相接,右端与一半径R0.4 m的光滑半圆轨道相切。一质量m2 kg的物块(可视为质点)从光滑轨道上的某点由静止开始下滑,通过水平传送带后从半圆轨道的最高点水平抛出,并恰好落在传送带的最左端。已知物块通过半圆轨道最高点时受到的弹力F60 N,物块与传送带间的动摩擦因数μ0.25,取重力加速度g10 m/s2。求:(计算结果可以保留根号)

1)物块做平抛运动的初速度v0

2)水平传送带的长度;

3)电动机由于物块通过传送带而多消耗的电能E

 

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某大学研究小组参加了一项关于微重力飞艇的测试实验。飞行员将飞艇开到6000m的高空后,让它从静止开始下落以获得持续约25s的失重效果,紧接着飞艇又做匀减速运动速度减为零。若飞艇离地面的高度不得低于500m,下落过程中飞艇所受的空气阻力为其所受重力的0.04倍,重力加速度g10m/s2。试求:

1)飞艇在25s内下落的高度H

2)飞艇在减速过程中,实验者对座位的压力是其重力的多少倍?

 

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现要测定一段粗细均匀、电阻约为60 Ω的合金丝的电阻率,若已测得其长度,要尽量精确的测量其电阻值R,器材有:

电池组(电动势3.0 V,内阻约为 1 Ω)

电流表(量程0100 mA,内阻约0.5 Ω)

电压表(量程03 V,内阻约3 kΩ)

滑动变阻器R1(010 Ω,允许最大电流2.0 A)

滑动变阻器R2(0500 Ω,允许最大电流0.5 A)

开关一个、导线若干。

1)以上器材中,所用的滑动变阻器应选____________(R1R2”)

2)用螺旋测微器测量合金丝直径读数为0.703 mm

3)如图所示是测量合金丝电阻的电路,闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应移到________(最左端最右端”)

4)为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应改进的是________(填选项前的字母)

A.电流表连接方式改为内接法

B.滑动变阻器连接方式改为限流式

 

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甲同学准备做探究做功与物体速度变化的关系实验,乙同学准备做验证机械能守恒定律实验,丙同学准备做探究小车速度与时间变化的规律实验。甲、乙、丙三位同学的实验装置如图1所示。

1)甲同学将电磁打点计时器与学生电源相接,下面接线正确的是_________(2”3”)

2)关于甲、乙两同学的实验下列说法正确的是______(填字母代号)

A.甲同学可以利用纸带上任意两计时点的距离和速度来探究做功与速度变化的关系

B.甲同学实验时,通过改变小车的释放位置来探究做功与速度变化的关系

C.乙同学可以利用vgt求出某计时点的瞬时速度

D.乙同学实验时使重物靠近打点计时器释放是为了获取更多的计时点

3)三个同学实验正确操作后均获得了一条纸带,图4是某位同学实验中打出的一条纸带的一部分(单位:cm),纸带上标出了连续的6个计数点,相邻两计数点之间还有4个点没有画出。打点计时器打“3”点时,小车的速度为________m/s(结果保留两位有效数字)

通过分析可得出:这条纸带是________同学得到的。以上三个实验中必须平衡摩擦力的是________同学的实验(以上两空请填”)

 

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