【題目】隨著越來越高的摩天大樓在各地的落成,至今普遍使用的鋼索懸掛式電梯已經(jīng)漸漸地不適用了.這是因為鋼索的長度隨著樓層的增高而相應增加,這樣這些鋼索會由于承受不了自身的重量,還沒有掛電梯就會被扯斷.為此,科學技術(shù)人員正在研究用磁動力來解決這個問題.如圖所示就是一種磁動力電梯的模擬機,即在豎直平面上有兩根很長的平行豎直軌道,軌道間有垂直軌道平面的勻強磁場B1和B2 , 且B1和B2的方向相反,大小相等,即B1=B2=1T,兩磁場始終豎直向上作勻速運動.電梯橋廂固定在如圖所示的一個閣超導材料制成的金屬框abcd內(nèi)(電梯橋廂在圖中未畫出),并且與之絕緣.電梯載人時的總質(zhì)量為5×103kg,所受阻力f=500N,金屬框垂直軌道的邊長Lcd=2m,兩磁場的寬度均與金屬框的邊長Lac相同,金屬框整個回路的電阻R=9.5×10﹣4Ω,假如設計要求電梯以v1=10m/s的速度向上勻速運動,那么,(取g=10m/s2

(1)磁場向上運動速度v0應該為多大?(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)在電梯向上作勻速運動時,為維持它的運動,外界必須提供能量,那么此時系統(tǒng)的效率為多少?(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

【答案】
(1)解:當電梯勻速向上移動時,金屬框中感應電流大小為:

I=

金屬框所受安培力F=2B1ILcd

由平衡條件得:

F=mg+f③

解①②③得v0=13m/s

答:磁場向上運動速度v0=13m/s


(2)解:運動時能量由磁場提供,能量轉(zhuǎn)化為三部分,一是線框的重力勢能,二是線框產(chǎn)生電熱,三是阻力的負功.由①式代入數(shù)據(jù)得,

I=1.26×104A

金屬框中焦耳熱功率為:P1=I2R=1.51×105W

有用功率為P2=mgv1=5×105W

阻力功率為P3=fv1=5×103W

系統(tǒng)效率η= ×100%=76.9%

答:此時系統(tǒng)的效率為76.9%


【解析】(1)磁場向上運動,根據(jù)右手定則可判斷通過abcd的電流方向,進而判斷安培力的方向,是向上的,當安培力大小等于重力和阻力之和時,金屬框會勻速運動
(2)由能量守恒定律知,外界提供的能量轉(zhuǎn)化為三部分,一是線框的重力勢能,二是線框產(chǎn)生電熱,三是阻力的負功,而只有重力勢能是有用的,由此可求系統(tǒng)的效率
與新科技背景相聯(lián)系的題目是考試的熱點,注意發(fā)掘與哪部分知識相聯(lián)系,明確運動過程和適用的規(guī)律,本題中兩條邊均產(chǎn)生感應電動勢,且電動勢要加和,兩邊均受安培力,安培力也要加和.

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖,如果粒子所具有的速率v= 那么( )

A.帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進入場區(qū),才能沿直線通過
B.帶負電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進入場區(qū),才能沿直線通過
C.不論粒子電性如何,沿ab方向從左側(cè)進入場區(qū),都能沿直線通過
D.不論粒子電性如何,沿ba方向從右側(cè)進入場區(qū),都能沿直線通過

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【題目】折射率n=2的玻璃球半徑為R,O為球心,將玻璃球切掉一部分,形成一個球缺,如圖所示,球缺的高度h= R.與球缺截面面積相同的均勻光柱垂直截面射入球缺,求光第一次射到球缺下方的界面時,透出的光的能量(不考慮透光位置光的反射)與入射光柱光的能量之比.

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【題目】如圖所示是一按正弦規(guī)律變化的交流電的u﹣t圖.關于此交流電的下列結(jié)論正確的是( )

A.頻率為100Hz
B.周期為0.02S
C.電壓的有效值為220V
D.電壓的最大值為311V

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【題目】某同學做驗證力的平行四邊形定則的實驗情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細繩的結(jié)點,OBOC為細繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的圖示。

1)如果沒有操作失誤,圖乙中的F兩力中,方向一定沿AO方向的是______。

2)本實驗中所說的合力與兩個分力具有相同的作用效果,是指下列說法中的________

A.彈簧測力計在兩種情況下發(fā)生相同的形變

B.固定橡皮筋的圖釘受拉力產(chǎn)生形變

C.細繩套受拉力產(chǎn)生形變

D.使橡皮筋在某一方向伸長某一長度

3)關于此實驗的下列說法中正確的是______

A.同一次實驗中,應將結(jié)點O拉至同一位置

B.實驗中,只需記錄彈簧測力計的讀數(shù)和O點的位置

C.實驗中,兩個彈簧測力計之間的夾角必須保持

D.拉橡皮筋時,彈簧測力計、橡皮筋、細繩應貼近木板且與木板平面平行

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一物體從一行星表面某高處做落體運動.自開始下落計時,得到物體離該行星表面的高度h隨時間t變化的圖象如圖所示,則下列說法正確的是

①行星表面重力加速度大小為8 m/s2

②行星表面重力加速度大小為10 m/s2

③物體落到行星表面時的速度大小為20 m/s

④物體落到行星表面時的速度大小為25 m/s

A. ①④ B. ①③ C. ②③ D. ②④

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【題目】如圖所示,一根輕質(zhì)彈簧一端固定在天花板的木樁上,另一端連接一個質(zhì)量為m的小球,最初彈簧處于水平且為原長,現(xiàn)將小球由靜止釋放,當小球第一次運動到最低點時彈簧剛好豎直,此時彈簧的彈性勢能為Ep , 彈簧的長度為l,彈簧的彈力大小為F,小球的加速度大小為a,重力加速度為g,則( 。

A.F=
B.F=
C.a=
D.a=

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【題目】某同學用如圖所示的裝置做探究彈力與彈簧伸長的關系的實驗。

(1)實驗中,他在彈簧兩端各系一細繩套,利用一個繩套將彈簧懸掛在鐵架臺上,另一端的繩套用來掛鉤碼。先測出不掛鉤碼時彈簧的長度,再將鉤碼逐個掛在彈簧的下端,每次都測出相應的彈簧總長度L,再算出彈簧伸長量x,并將數(shù)據(jù)填在下面的表格中。實驗過程中,彈簧始終在彈性限度內(nèi)。

在下圖所示的坐標紙上已經(jīng)描出了其中5次測量的彈簧彈力F與彈簧伸長量x對應的數(shù)據(jù)點,請把第4次測量的數(shù)據(jù)對應點用“+”描繪出來,并作出F-x圖像______________

①根據(jù)上述的實驗過程,對實驗數(shù)據(jù)進行分析可知,下列說法正確的是_________(選填選項前的字母)

A.彈簧彈力大小與彈簧的總長度成正比

B.彈簧彈力大小與彈簧伸長的長度成正比

C.該彈簧的勁度系數(shù)約為25N/m

D.該彈簧的勁度系數(shù)約為2500N/m

②在勻變速直線運動的速度v隨時間t變化關系圖像中,圖線與坐標軸圍成的面積的物理意義表示位移。請類比思考,(1)問的F-x圖像中圖線與坐標軸圍成的面積的物理意義是__________。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法中正確是( 。
A.氣體對容器壁有壓強是氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結(jié)果
B.物體溫度升高,組成物體的所有分子速率均增大
C.一定質(zhì)量的理想氣體等壓膨脹過程中氣體一定從外界吸收熱量
D.自然發(fā)生的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的
E.飽和汽壓與分子密度有關,與溫度無關

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