【題目】如圖(a),超級(jí)高鐵(Hyperloop)是一種以真空管道運(yùn)輸為理論核心設(shè)計(jì)的交通工具,它具有超高速、低能耗、無噪聲、零污染等特點(diǎn)。如圖(b),已知管道中固定著兩根平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ,兩導(dǎo)軌間距為r;運(yùn)輸車的質(zhì)量為m,橫截面是半徑為r的圓。運(yùn)輸車上固定著間距為D、與導(dǎo)軌垂直的兩根導(dǎo)體棒12,每根導(dǎo)體棒的電阻為R,每段長(zhǎng)度為D的導(dǎo)軌的電阻也為R。其他電阻忽略不計(jì),重力加速度為g。

(1)如圖(c),當(dāng)管道中的導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°時(shí),運(yùn)輸車恰好能無動(dòng)力地勻速下滑。求運(yùn)輸車與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ

(2)在水平導(dǎo)軌上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不考慮摩擦及空氣阻力。

①當(dāng)運(yùn)輸車由靜止離站時(shí),在導(dǎo)體棒2后間距為D處接通固定在導(dǎo)軌上電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源,此時(shí)導(dǎo)體棒1、2均處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,垂直導(dǎo)軌平向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖(d)。求剛接通電源時(shí)運(yùn)輸車的加速度的大小;(電源內(nèi)阻不計(jì),不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象)

②當(dāng)運(yùn)輸車進(jìn)站時(shí),管道內(nèi)依次分布磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,寬度為D的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且相鄰的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向相反。求運(yùn)輸車以速度vo從如圖(e)通過距離D后的速度v。

【答案】1 2

【解析】(1)分析運(yùn)輸車的受力,將運(yùn)輸車的重力分解,如圖a,軌道對(duì)運(yùn)輸車的支持力為N1、N2,如圖b.

由幾何關(guān)系,

,

運(yùn)輸車勻速運(yùn)動(dòng)mgsinθ=f1+f2

解得:

(2)①運(yùn)輸車到站時(shí),電路圖如圖(c),

由閉合電路的歐姆定律

,

導(dǎo)體棒所受的安培力:

運(yùn)輸車的加速度

解得

②運(yùn)輸車進(jìn)站時(shí),電路如圖d,

當(dāng)車速為v時(shí),由法拉第電磁感應(yīng)定律: ;

由閉合電路的歐姆定律

導(dǎo)體棒所受的安培力:

運(yùn)輸車所受的合力:

選取一小段時(shí)間t,運(yùn)輸車速度的變化量為v,由動(dòng)量定律:

兩邊求和: ,

解得

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】我國(guó)嫦娥二號(hào)衛(wèi)星于201010118時(shí)5957秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,并獲得了圓滿成功.發(fā)射的大致過程是:先將衛(wèi)星送入繞地橢圓軌道,再點(diǎn)火加速運(yùn)動(dòng)至月球附近被月球俘獲而進(jìn)入較大的繞月橢圓軌道,又經(jīng)三次點(diǎn)火制動(dòng)剎車后進(jìn)入近月圓軌道,在近月圓軌道上繞月運(yùn)行的周期是118分鐘.又知月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度(g=10m/s2)的1/6.則 ( )

A.僅憑上述信息及數(shù)據(jù)能算出月球的半徑

B.僅憑上述信息及數(shù)據(jù)能算出月球上的第一宇宙速度

C.僅憑上述信息及數(shù)據(jù)能算出月球的質(zhì)量和密度

D.衛(wèi)星沿繞地橢圓軌道運(yùn)行時(shí),衛(wèi)星上的儀器處于完全失重狀態(tài)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的電路中,恒流源可為電路提供恒定電流I0,R為定值電阻,電流表、電壓表均可視為理想電表,不考慮導(dǎo)線電阻對(duì)電路的影響.改變變阻器RL的阻值,記錄電流表、電壓表的示數(shù)并填寫在下表中.由此可以判定在改變RL阻值的過程中

U/V

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

I/A

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

A. 定值電阻R的阻值為10Ω

B. 恒定電流I0的大小為2.0A

C. RL消耗的最大功率為5W

D. 變阻器RL的滑動(dòng)觸頭向下移動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)變大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系,彈簧秤固定在一合適的木板上,桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接,在桌面上畫兩條平行線MN,PQ,并測(cè)出間距d,開始時(shí)將木板置于MN處,現(xiàn)緩慢向瓶中加水,直到木板剛剛開始運(yùn)動(dòng)為止,記下彈簧秤的示數(shù)F0,以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小,再將木板放回MN處并按住,繼續(xù)向瓶中加水后,記下彈簧秤的小數(shù)F1,然后釋放木板,并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t,

(1)木板的加速度可以用dt表示為a=_____________;

(2)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比,它的優(yōu)點(diǎn)是____________;

A.可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小

B.可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

C.可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小

D.可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度

(3)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)試驗(yàn),確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系,下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是____________。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】t=0時(shí),將小球a從地面以一定的初速度豎直上拋,t=0.3s時(shí),將小球b從地面上方某處?kù)o止釋放,最終兩球同時(shí)落地。a、b0~0. 6s內(nèi)的v-t圖像如圖所示。不計(jì)空氣阻力,重力加速度g= l0m/s2,下列說法正確的是

A. 小球a拋出時(shí)的速率為12m/s

B. 小球b釋放的高度為0. 45m

C. t=0. 6s時(shí),a、b之間的距離為2.25m

D. t=0. 3s時(shí)刻開始到落地,a相對(duì)b勻速直線運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在如圖所示的電路中,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為21,五個(gè)完全相同燈泡的額定電壓均為U,交流電源的電壓恒定不變。當(dāng)閉合K3、K4而斷開K5時(shí),燈泡L3L4恰能正常工作,則以下判斷正確的是

A. 當(dāng)閉合K3K4而斷開K5時(shí),L1L2都能正常工作

B. 當(dāng)K3、K4K5都閉合時(shí),L1L2都能正常工作

C. 當(dāng)閉合K3、K4而斷開K5時(shí),交流電源的電壓為2U

D. 當(dāng)K3、K4、K5都閉合時(shí),L1L2的功率會(huì)減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平桌面上方區(qū)域存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度。過桌左邊緣的虛線PQ上方存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度,虛線PQ與水平桌面成45°角,F(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量、帶正電的物塊A靜置在桌面上,質(zhì)量、不帶電的絕緣物塊B從與A相距處的桌面上以的初速度向左運(yùn)動(dòng)。物塊A、B與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,二者在桌面上發(fā)生彈性碰撞(碰撞時(shí)間極短),碰撞后B反彈速度為,A向左運(yùn)動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng)。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)求:

1)碰撞后物塊A的速度;

2A進(jìn)入磁場(chǎng)到再次回到桌面所用時(shí)間;

3)若一段時(shí)間后A、B在桌面上相遇,求碰撞前A與桌左邊緣P的距離。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,半徑R=0.5m的光滑絕緣圓形軌道固定在豎直面內(nèi),電荷量q=0.2C、質(zhì)量m=0.2kg的帶正電小球靜止于軌道內(nèi)側(cè)最低點(diǎn)A,整個(gè)裝置處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度為E,現(xiàn)給小球水平向右的瞬時(shí)沖量I,已知重力加速度g10m/s2。

(1)通過計(jì)算說明,小球能否通過軌道最高點(diǎn)B與電場(chǎng)強(qiáng)度大小E是否有關(guān),若小球能夠通過最高點(diǎn)B,題干中所給物理量需要滿足什么條件。

(2)E=10N/C且小球恰好可沿軌道運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn),求運(yùn)動(dòng)過程中小球與軌道間彈力的最大值(結(jié)果可保留根號(hào))。

(3)若保持水平?jīng)_量I及電場(chǎng)強(qiáng)度大小與(2)中相同,僅把電場(chǎng)強(qiáng)度的方向調(diào)整為豎直向下,求小球沿軌道上升的最大高度。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】為了測(cè)量?jī)蓚(gè)質(zhì)量不等的沙袋的質(zhì)量,由于沒有直接測(cè)量工具,某實(shí)驗(yàn)小組應(yīng)用下列器材測(cè)量:輕質(zhì)定滑輪(質(zhì)量和摩擦可以忽略)、砝碼一套(總質(zhì)量m=0.5kg)、細(xì)線、米尺、秒表,根據(jù)已學(xué)過的物理知識(shí),改變實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行多次測(cè)量,選擇合適的變量得到線性關(guān)系,作出圖象并根據(jù)圖象的斜率和截距求出沙袋的質(zhì)量。操作如下:

1)實(shí)驗(yàn)裝置如圖,設(shè)左右兩邊沙袋的質(zhì)量分別為m1、m2。

2)從m中取出質(zhì)量為的砝碼放在左邊的沙袋中,剩余砝碼都放在右邊沙袋中,發(fā)現(xiàn)m1下降、 m2上升。

3)用米尺測(cè)出沙袋m1從靜止下降的距離h,用秒表測(cè)出沙袋m1下降的時(shí)間t,則可知沙袋的加速度大小為a =______。

4)改變,測(cè)量相應(yīng)的加速度a,得到多組a的數(shù)據(jù),作出_____(填)圖線。

5)若求得圖線的斜率k=4m/kg·s2,截距b=2m/s2,(g=10m/s2則沙袋的質(zhì)量m1=_____kg,m2=_____kg

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