题目内容
【题目】如图1所示是一个用数字化实验系统进行电磁感应探究的实验装置示意图。两个相同的线圈A、B套在竖直放置的铜管外面并固定，两线圈中心点的距离为0.322m。两个线圈分别用电压传感器（量程0.2V）连接到计算机。将一块扁平圆柱形钕铁硼磁体从铜管的上端无初速放入管中，磁铁在下落过程中先后从铜管内部穿过两个线圈，使线圈内产生感应电动势。电压传感器及电脑组成的系统可采集感应电动势的图象并进行数据分析。图2是一次实验采集到的图线。
（1）请定性分析磁铁在进入铜管后下落的整个运动过程中的速度和加速度的变化情况，并简单说明原因。
（2）计算磁体在铜管中部稳定状态运动的速度。
（3）请在图1中标出图2中的a 、b 、c 三点对应的时刻磁体（中心）在铜管中所在的大体位置。
【答案】（1）见解析； （2）0.089m/s （3）
【解析】
（1）钕铁硼磁体刚进入铜管以后，开始做加速度减小的变加速运动，因为磁体有了速度，根据电磁感应原理，铜管中出现感应电流，磁体受到电磁力F电，分析向上。受力如图所示。
当磁体速度逐渐增加，F电也逐渐增大，最终与重力达到平衡，磁体做匀速运动，其速度值达到最大。
由于铜管的电阻很小，感应电流较大，阻碍钕铁硼运动的作用也较大，所以，它很快就达到匀速运动的状态。从图象看到，钕铁硼是匀速通过两个线圈间的那段距离（图1中的AB段）。
当磁体运动接近出口时，磁场减弱，同时F电也减小，磁体做加速度变大的变加速运动。
（2）已知两线圈中心长度为l＝0.322m，从图2可知这一段磁体运动时间大致为（5.8－2.2）s，所以速度为v＝0.322m/（5.8－2.2）s＝0.089m/s。
（3）如图：
练习册系列答案
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