分析 (1)緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后,滑塊相對磁場的速度大小為v0,此時(shí)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,由公式Em=nBLv0求出最大感應(yīng)電熱勢.
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電流的定義式結(jié)合求電量.緩沖車廂向前移動距離L后速度為零,緩沖車廂的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,根據(jù)能量守恒求線圈中產(chǎn)生的熱量;
(3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和安培力公式得到緩沖車廂所受的最大水平磁場力Fm與$v_0^'$的關(guān)系式,根據(jù)題意,$v=v_0^'-\frac{{{n^2}{B^2}{L^2}}}{mR}x$,當(dāng)v=0時(shí),求出x.
解答 解:(1)緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后,滑塊K立即停下,滑塊相對磁場的速度大小為v0,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,則有Em=nBLv0.
(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得:
E=n$\frac{△Φ}{△t}$,其中△Φ=BL2.
由歐姆定律得:$\overline{I}$=$\frac{E}{R}$
又$\overline{I}$=$\frac{q}{t}$
代入整理得:此過程線圈abcd中通過的電量為:q=n$\frac{B{L}^{2}}{R}$.
由功能關(guān)系得:線圈產(chǎn)生的焦耳熱為:Q=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
(3)若緩沖車以某一速度$v_0^'$與障礙物C碰撞后,滑塊K立即停下,滑塊相對磁場的速度大小為$v_0^'$,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E=nBL$v_0^'$,
線圈中感應(yīng)電流為 I=$\frac{E}{R}$
線圈ab邊受到的安培力F=nBIL
依題意有F=Fm.
解得,$v_0^'$=$\frac{{F}_{m}R}{{n}^{2}{B}^{2}{L}^{2}}$
由題意知,$v=v_0^'-\frac{{{n^2}{B^2}{L^2}}}{mR}x$,
當(dāng)v=0時(shí),解得:x=$\frac{{F}_{m}m{R}^{2}}{{n}^{4}{B}^{4}{L}^{4}}$
答:(1)滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電動勢的大小是nBLv0;
(2)若緩沖車廂向前移動距離L后速度為零,則此過程線圈abcd中通過的電量和產(chǎn)生的焦耳熱各是n$\frac{B{L}^{2}}{R}$和$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$.
(3)緩沖車與障礙物C碰撞前,導(dǎo)軌右端與滑塊K的cd邊距離至少為$\frac{{F}_{m}m{R}^{2}}{{n}^{4}{B}^{4}{L}^{4}}$.
點(diǎn)評 本題考查學(xué)生分析和理解科技成果的能力,運(yùn)用電磁感應(yīng)、電路及力學(xué)的基本規(guī)律進(jìn)行分析.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 船渡河時(shí)間會變短 | B. | 船渡河時(shí)間不變 | ||
C. | 船渡河位移會變短 | D. | 船的合速度會變小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 變化的電場一定能夠在其周圍空間產(chǎn)生變化的磁場從而形成電磁波 | |
B. | 當(dāng)觀察者向靜止的聲源運(yùn)動時(shí),接收到的聲音的波長大于聲源發(fā)出的波長 | |
C. | 相對論認(rèn)為時(shí)間和空間與物質(zhì)的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān) | |
D. | 泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象,全息照相的拍攝利用了光的衍射原理 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 液體分子的無規(guī)則運(yùn)動稱為布朗運(yùn)動 | |
B. | 當(dāng)人們感到干燥時(shí),空氣的相對濕度一定較小 | |
C. | 溫度是描述熱運(yùn)動的物理量,一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同 | |
D. | 根據(jù)熱力學(xué)定律,熱機(jī)的效率可以達(dá)到100% | |
E. | 液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的勢能 |
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