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某研學小組設(shè)計了一個輔助列車進站時快速剎車的方案。如圖所示,在站臺軌道下方埋一勵磁線圈,通電后形成豎直方向的磁場(可視為勻強磁場)。在車身下方固定一矩形線框,利用線框進入磁場時所受的安培力,輔助列車快速剎車。
已知列車的總質(zhì)量為m,車身長為s,線框的短邊ab和cd分別安裝在車頭和車尾,長度均為L(L小于勻強磁場的寬度),整個線框的電阻為R.站臺軌道上勻強磁場區(qū)域足夠長(大于車長s),車頭進入磁場瞬間的速度為v0,假設(shè)列車停止前所受鐵軌及空氣阻力的合力恒為f。已知磁感應(yīng)強度的大小為B,車尾進入磁場瞬間,列車恰好停止。
(1)求列車車頭剛進入磁場瞬間線框中的電流大小I和列車的加速度大小a;
(2)求列車從車頭進入磁場到停止所用的時間t;
(3)請你評價該設(shè)計方案的優(yōu)點和缺點。(優(yōu)、缺點至少各寫一條)
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【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
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聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:122引用:3難度:0.5
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  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.如圖所示,紙面內(nèi)有一矩形導體閉合線框abcd,置于垂直紙面向里的有界勻強磁場之外,線框的ab邊與磁場的邊界MN重合?,F(xiàn)用外力將線框勻速拉入磁場中,經(jīng)過時間Δt=0.4 s,線框恰好全部進入磁場,穿過線框的磁通量由Φ1=0變?yōu)棣?sub>2=0.4 Wb。在線框進入磁場的過程中,試求:
    (1)穿過線框的磁通量變化量ΔΦ;
    (2)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E。
    發(fā)布:2024/9/22 0:0:8組卷:128引用:2難度:0.6
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.如圖所示,兩個平行光滑金屬導軌AB、CD固定在水平地面上,其間距L=0.5m,左端接有阻值R=3Ω的定值電阻,一根長度與導軌間距相等的金屬桿置于導軌上,金屬桿的質(zhì)量m=0.2kg,電阻r=2Ω,整個裝置處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度大小B=4T的勻強磁場中,t=0時刻,在MN上加一與金屬桿垂直,方向水平向右的外力F,金屬桿由靜止開始以a=2m/s2的加速度向右做勻加速直線運動,2s末撤去外力F,運動過程中金屬桿與導軌始垂直且接觸良好。(不計導軌和連接導線的電阻,導軌足夠長)求:
    (1)2s末外力F的大??;
    (2)由t=0到靜止時,金屬桿運動的位移x。
    發(fā)布:2024/9/27 0:0:1組卷:31引用:2難度:0.5
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.如圖所示,豎直平面內(nèi)有相距為L的平行光滑金屬軌道ME、NF,MN之間接有電阻R1,EF之間接有電阻R2,已知R1=R2=2R.在PQ上方(包括PQ)及CD下方(包括CD)有水平方向的勻強磁場I和II,磁感應(yīng)強度大小均為B.現(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻為R的導體棒ab,從軌道上距離PQ一定高度處由靜止下落,在下落過程中導體棒始終保持水平,與軌道接觸良好,兩平行軌道足夠長。已知導體棒ab下落到PQ位置時速度的大小為v1.不計軌道電阻,重力加速度為g。
    (1)求導體棒ab下落到PQ位置時導體棒ab中的電流;
    (2)導體棒ab進入磁場II后棒中電流大小始終不變,求磁場I和II之間的距離h;
    (3)若導體棒ab剛進入磁場II時與(2)中具有相同的速度,此時施加一豎直向上的恒定外力F的作用,且F=mg.求導體棒ab從進入磁場II到停止運動的過程中,電阻R2上產(chǎn)生的熱量及導體棒ab下落的距離。
    (考生務(wù)必將答案答在答題卡上,在試卷上作答無效)
    發(fā)布:2024/9/29 4:0:1組卷:163引用:3難度:0.3
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