题目内容

【题目】如图所示,PR是一长为L=064m的绝缘平板,固定在水平地面上,挡板R固定在平板的右端,整个空间由一个平行与PR的匀强电场E,在板的右半部分有一个垂直于纸面向里的匀强磁场B,磁场的宽度d=032m,一个质量m=,带电荷量q=的小物块,从板的P端由静止开始向右做匀加速运动,从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动,当物体碰到挡板R后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场不计撤掉电场对原磁场的影响,物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做减速运动,停在C点,PC=,若物体与平板间的动摩擦因数μ=020,取,求:

1判断电场的方向以及物体带正电还是带负电;

2求磁感应强度B的大小;

3求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能;

【答案】1负电,向左23

【解析】

试题分析:1物体由静止开始向右做匀加速运动,证明电场力向右且大于摩擦力,进入磁场后做匀速直线运动,说明它所受摩擦力增大,且所受洛伦兹力方向向下由左手定则可判断物体带负电物体带负电而所受电场力向右,说明电场方向向左

2设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为,从离开磁场到停在C点

物体在磁场中向左做匀速直线运动,受力平衡,有,解得

3设从D点进入磁场时的速度为,由动能定理可得

从D点到R做匀速直线运动,有

小物体撞击挡板损失的机械能为,解得

练习册系列答案
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【题目】涡流制动是一种利用电磁感应原理工作的新型制动方式,它的基本原理如图甲所示,水平面上固定一块铝板,当一竖直方向的条形磁铁在铝板上方几毫米高度上水平经过时,铝板内感应出的涡流会对磁铁的运动产生阻碍作用,涡流制动是磁悬浮列车在高速运行时进行制动的一种方式。某研究所制成如图乙所示的车和轨道模型来定量模拟磁悬浮列车的涡流制动过程,车厢下端安装有电磁铁系统,能在长为=06m,宽=02m的矩形区域内产生竖直方向的匀强磁场,磁感应强度可随车速的减小而自动增大由车内速度传感器控制,但最大不超过=2T,将铝板简化为长大于,宽也为的单匝矩形线圈,间隔铺设在轨道正中央,其间隔也为,每个线圈的电阻为=01Ω,导线粗细忽略不计,在某次实验中,模型车速度为v=20m/s时,启动电磁铁系统开始制动,车立即以加速度=2做匀减速直线运动,当磁感应强度增加到时就保持不变,知道模型车停止运动,已知模型车的总质量为=36kg,空气阻力不计,不考虑磁感应强度的变化引起的电磁感应现象以及线圈激发的磁场对电磁铁产生磁场的影响

1电磁铁的磁感应强度达到最大时,模型车的速度为多大?

2模型车的制动距离为多大?

3为了节约能源,将电磁铁换成若干个并在一起的永磁铁组,两个相邻的磁铁磁极的极性相反,且将线圈改为连续铺放,如图丙所示,已知模型车质量减为=20kg,永磁铁激发的磁感应强度恒为=01T,每个线圈匝数为N=10,电阻为=1Ω,相邻线圈紧密接触但彼此绝缘,模型车仍以v=20m/s的初速度开始减速,为保证制动距离不大于80cm,至少安装几个永磁铁?

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