题目内容

4.如图所示是称为阻尼摆的示意图,在轻质杆上固定一金属薄片,轻质杆可绕上端O点轴在竖直面内转动,一水平有界磁场垂直于金属薄片所在的平面.使摆从图中实线位置释放,摆很快就会停止摆动;若将摆改成梳齿状,还是从同一位置释放,摆会摆动较长的时间.试定性分析其原因.

分析 涡流的大小与电磁感应的过程中产生的感应电场的强弱有关,还与回路中的电阻有关,而电磁阻尼的强弱与涡流的强弱有关,由此分析即可.

解答 解:第一种情况下,阻尼摆进入有界磁场后,在摆中会形成涡流,涡流受磁场的阻碍作用,会很快停下来;第二种情况下,将金属摆改成梳齿状,阻断了涡流形成的回路,从而减弱了涡流,受到的阻碍会比先前小得多,所以会摆动较长的时间.
答:第一种情况下,阻尼摆进入有界磁场后,在摆中会形成涡流,涡流受磁场的阻碍作用,会很快停下来;第二种情况下,将金属摆改成梳齿状,阻断了涡流形成的回路,从而减弱了涡流,受到的阻碍会比先前小得多,所以会摆动较长的时间.

点评 该题考查对涡流与电磁阻尼的理解,该题中将两种不同的情况比较,其实质是比较两种情况下电磁阻尼的强弱.

练习册系列答案
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13.(1)在“研究平抛物体运动”的实验中,可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度.实验简要步骤如下:
①让小球多次从同一位置上滚下,记下小球穿过卡片孔的一系列位置;
②安装好器材,注意斜槽末端水平和平板竖直,记下斜槽末端O点和过O点的竖直线,检测斜槽末端水平的方法是将小球放在水平槽末端中若能静止则可认为水平.
③测出曲线上某点的坐标x、y,用v0=x$\sqrt{\frac{g}{2y}}$算出该小球的平抛初速度,实验需要对多个点求v0的值,然后求它们的平均值.
④取下白纸,以O为原点,以竖直线为轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛轨迹.
上述实验步骤的合理顺序是②、①、④、③(只排列序号即可).
(2)二个同学根据不同的实验条件,进行了“探究平抛运动规律”的实验:

①甲同学采用如图(1)所示的装置.用小锤打击弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动.
②乙同学采用如图(2)所示的装置.两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球 P、Q,其中N的末端与可看作光滑的水平板相切;两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等,现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出.实验可观察到的现象应是两球PQ将相碰.仅仅改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动.

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