渦流制動(dòng)是一種利用電磁感應(yīng)原理工作的新型制動(dòng)方式,它的基本原理如圖甲所示。水平面上固定一塊鋁板,當(dāng)一豎直方向的條形磁鐵在鋁板上方幾毫米高度上水平經(jīng)過(guò)時(shí),鋁板內(nèi)感應(yīng)出的渦流會(huì)對(duì)磁鐵的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用。

渦流制動(dòng)是磁懸浮列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)進(jìn)行制動(dòng)的一種方式。某研究所制成如圖乙所示的車(chē)和軌道模型來(lái)定量模擬磁懸浮列車(chē)的渦流制動(dòng)過(guò)程。車(chē)廂下端安裝有電磁鐵系統(tǒng),能在長(zhǎng)為,寬的矩形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度可隨車(chē)速的減小而自動(dòng)增大(由車(chē)內(nèi)速度傳感器控制),但最大不超過(guò),將鋁板簡(jiǎn)化為長(zhǎng)大于,寬也為的單匝矩形線圈,間隔鋪設(shè)在軌道正中央,其間隔也為,每個(gè)線圈的電阻為,導(dǎo)線粗細(xì)忽略不計(jì)。在某次實(shí)驗(yàn)中,模型車(chē)速度為時(shí),啟動(dòng)電磁鐵系統(tǒng)開(kāi)始制動(dòng),車(chē)立即以加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到時(shí)就保持不變,直到模型車(chē)停止運(yùn)動(dòng)。已知模型車(chē)的總質(zhì)量為,空氣阻力不計(jì)。不考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及線圈激發(fā)的磁場(chǎng)對(duì)電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)的影響。

(1)電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大時(shí),模型車(chē)的速度為多大?

(2)模型車(chē)的制動(dòng)距離為多大?

(3)為了節(jié)約能源,將電磁鐵換成若干個(gè)并在一起的永磁鐵組,兩個(gè)相鄰的磁鐵磁極的極性相反,且將線圈改為連續(xù)鋪放,如圖丙所示,已知模型車(chē)質(zhì)量減為,永磁鐵激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為,每個(gè)線圈匝數(shù)為,電阻為,相鄰線圈緊密接觸但彼此絕緣。模型車(chē)仍以的初速度開(kāi)始減速,為保證制動(dòng)距離不大于,至少安裝幾個(gè)永磁鐵?

(1)假設(shè)電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大時(shí),模型車(chē)的速度為

                                                                  ①(2分)

                                                                        ②(1分)

                                                                  ③(2分)

                                                                     ④(1分)

由①②③④式并代入數(shù)據(jù)得

                                                                    ⑤(1分)

(2)

                                                          ⑥(1分)

由第(1)問(wèn)的方法同理得到磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大以后任意速度時(shí),安培力的大小為

                                                                  ⑦(1分)

對(duì)速度后模型車(chē)的減速過(guò)程用動(dòng)量定理得

                                                                  ⑧(2分)

                                                                ⑨(1分)

                                                                   ⑩(1分)

由⑥⑦⑧⑨⑩并代入數(shù)據(jù)得

                                                               (1分)

(3)假設(shè)需要個(gè)永磁鐵

當(dāng)模型車(chē)的速度為時(shí),每個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

                                                             (2分)

每個(gè)線圈中的感應(yīng)電流為

每個(gè)磁鐵受到的阻力為

                                                            (1分)

個(gè)磁鐵受到的阻力為

                                                  (1分)

由第(2)問(wèn)同理可得

                                                   (1分)

并代入已知得

即至少需要個(gè)永磁鐵                                                        (1分)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

渦流制動(dòng)是一種利用電磁感應(yīng)原理工作的新型制動(dòng)方式,它的基本原理如圖甲所示.水平面上固定一塊鋁板,當(dāng)一豎直方向的條形磁鐵在鋁板上方幾毫米高度上水平經(jīng)過(guò)時(shí),鋁板內(nèi)感應(yīng)出的渦流會(huì)對(duì)磁鐵的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用.渦流制動(dòng)是磁懸浮列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)進(jìn)行制動(dòng)的一種方式.某研究所制成如圖乙所示的車(chē)和軌道模型來(lái)定量模擬磁懸浮列車(chē)的渦流制動(dòng)過(guò)程.車(chē)廂下端安裝有電磁鐵系統(tǒng),能在長(zhǎng)為L(zhǎng)1=0.6m,寬L2=0.2m的矩形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度可隨車(chē)速的減小而自動(dòng)增大(由車(chē)內(nèi)速度傳感器控制),但最大不超過(guò)B1=2T,將鋁板簡(jiǎn)化為長(zhǎng)大于L1,寬也為L(zhǎng)2的單匝矩形線圈,間隔鋪設(shè)在軌道正中央,其間隔也為L(zhǎng)2,每個(gè)線圈的電阻為R1=0.1Ω,導(dǎo)線粗細(xì)忽略不計(jì).在某次實(shí)驗(yàn)中,模型車(chē)速度為v0=20m/s時(shí),啟動(dòng)電磁鐵系統(tǒng)開(kāi)始制動(dòng),車(chē)立即以加速度a1=2m/s2做勻減速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到B1時(shí)就保持不變,直到模型車(chē)停止運(yùn)動(dòng).已知模型車(chē)的總質(zhì)量為m1=36kg,空氣阻力不計(jì).不考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及線圈激發(fā)的磁場(chǎng)對(duì)電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)的影響.
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(1)電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大時(shí),模型車(chē)的速度為多大?
(2)模型車(chē)的制動(dòng)距離為多大?
(3)為了節(jié)約能源,將電磁鐵換成若干個(gè)并在一起的永磁鐵組,兩個(gè)相鄰的磁鐵磁極的極性相反,且將線圈改為連續(xù)鋪放,如圖丙所示,已知模型車(chē)質(zhì)量減為m2=20kg,永磁鐵激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B2=0.1T,每個(gè)線圈匝數(shù)為N=10,電阻為R2=1Ω,相鄰線圈緊密接觸但彼此絕緣.模型車(chē)仍以v0=20m/s的初速度開(kāi)始減速,為保證制動(dòng)距離不大于80m,至少安裝幾個(gè)永磁鐵?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

人們常常用充氣泵為魚(yú)缸內(nèi)的水補(bǔ)充氧氣.如圖所示是一種利用電磁原理制作的充氣泵的結(jié)構(gòu)示意圖,其工作原理類(lèi)似打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.當(dāng)電流從電磁鐵的接線柱a流入,吸引小磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí),以下選項(xiàng)中正確的是(    )

A.電磁鐵上端為N極,小磁鐵下端為N極

B.電磁鐵上端為S極,小磁鐵下端為S極

C.電磁鐵上端為N極,小磁鐵下端為S極

D.電磁鐵上端為S極,小磁鐵下端為N極

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科目:高中物理 來(lái)源:2011年天津市十二區(qū)縣重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考高考物理模擬試卷(二)(解析版) 題型:解答題

渦流制動(dòng)是一種利用電磁感應(yīng)原理工作的新型制動(dòng)方式,它的基本原理如圖甲所示.水平面上固定一塊鋁板,當(dāng)一豎直方向的條形磁鐵在鋁板上方幾毫米高度上水平經(jīng)過(guò)時(shí),鋁板內(nèi)感應(yīng)出的渦流會(huì)對(duì)磁鐵的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用.渦流制動(dòng)是磁懸浮列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)進(jìn)行制動(dòng)的一種方式.某研究所制成如圖乙所示的車(chē)和軌道模型來(lái)定量模擬磁懸浮列車(chē)的渦流制動(dòng)過(guò)程.車(chē)廂下端安裝有電磁鐵系統(tǒng),能在長(zhǎng)為L(zhǎng)1=0.6m,寬L2=0.2m的矩形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度可隨車(chē)速的減小而自動(dòng)增大(由車(chē)內(nèi)速度傳感器控制),但最大不超過(guò)B1=2T,將鋁板簡(jiǎn)化為長(zhǎng)大于L1,寬也為L(zhǎng)2的單匝矩形線圈,間隔鋪設(shè)在軌道正中央,其間隔也為L(zhǎng)2,每個(gè)線圈的電阻為R1=0.1Ω,導(dǎo)線粗細(xì)忽略不計(jì).在某次實(shí)驗(yàn)中,模型車(chē)速度為v=20m/s時(shí),啟動(dòng)電磁鐵系統(tǒng)開(kāi)始制動(dòng),車(chē)立即以加速度a1=2m/s2做勻減速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到B1時(shí)就保持不變,直到模型車(chē)停止運(yùn)動(dòng).已知模型車(chē)的總質(zhì)量為m1=36kg,空氣阻力不計(jì).不考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及線圈激發(fā)的磁場(chǎng)對(duì)電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)的影響.

(1)電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大時(shí),模型車(chē)的速度為多大?
(2)模型車(chē)的制動(dòng)距離為多大?
(3)為了節(jié)約能源,將電磁鐵換成若干個(gè)并在一起的永磁鐵組,兩個(gè)相鄰的磁鐵磁極的極性相反,且將線圈改為連續(xù)鋪放,如圖丙所示,已知模型車(chē)質(zhì)量減為m2=20kg,永磁鐵激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B2=0.1T,每個(gè)線圈匝數(shù)為N=10,電阻為R2=1Ω,相鄰線圈緊密接觸但彼此絕緣.模型車(chē)仍以v=20m/s的初速度開(kāi)始減速,為保證制動(dòng)距離不大于80m,至少安裝幾個(gè)永磁鐵?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

渦流制動(dòng)是一種利用電磁感應(yīng)原理工作的新型制動(dòng)方式,它的基本原理如圖甲所示。水平面上固定一塊鋁板,當(dāng)一豎直方向的條形磁鐵在鋁板上方幾毫米高度上水平經(jīng)過(guò)時(shí),鋁板內(nèi)感應(yīng)出的渦流會(huì)對(duì)磁鐵的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用。

渦流制動(dòng)是磁懸浮列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)進(jìn)行制動(dòng)的一種方式。某研究所制成如圖乙所示的車(chē)和軌道模型來(lái)定量模擬磁懸浮列車(chē)的渦流制動(dòng)過(guò)程。車(chē)廂下端安裝有電磁鐵系統(tǒng),能在長(zhǎng)為,寬的矩形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度可隨車(chē)速的減小而自動(dòng)增大(由車(chē)內(nèi)速度傳感器控制),但最大不超過(guò),將鋁板簡(jiǎn)化為長(zhǎng)大于,寬也為的單匝矩形線圈,間隔鋪設(shè)在軌道正中央,其間隔也為,每個(gè)線圈的電阻為,導(dǎo)線粗細(xì)忽略不計(jì)。在某次實(shí)驗(yàn)中,模型車(chē)速度為時(shí),啟動(dòng)電磁鐵系統(tǒng)開(kāi)始制動(dòng),車(chē)立即以加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到時(shí)就保持不變,直到模型車(chē)停止運(yùn)動(dòng)。已知模型車(chē)的總質(zhì)量為,空氣阻力不計(jì)。不考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及線圈激發(fā)的磁場(chǎng)對(duì)電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)的影響。

(1)電磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大時(shí),模型車(chē)的速度為多大?

(2)模型車(chē)的制動(dòng)距離為多大?

(3)為了節(jié)約能源,將電磁鐵換成若干個(gè)并在一起的永磁鐵組,兩個(gè)相鄰的磁鐵磁極的極性相反,且將線圈改為連續(xù)鋪放,如圖丙所示,已知模型車(chē)質(zhì)量減為,永磁鐵激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為,每個(gè)線圈匝數(shù)為,電阻為,相鄰線圈緊密接觸但彼此絕緣。模型車(chē)仍以的初速度開(kāi)始減速,為保證制動(dòng)距離不大于,至少安裝幾個(gè)永磁鐵?

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