摘要:如图所示是一种磁动力电梯的模拟机.即在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道.轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2.且B1和B2的方向相反.大小相等.即B1= B2=1T,两磁场始终竖直向上作匀速运动.电梯桥厢固定在如图所示的一个用超导材料制成的金属框abcd内.并且与之绝缘.电梯载人时的总质量为750kg.所受阻力f=500N.金属框垂直轨道的边长Lcd =2m.两磁场的宽度均与金属框的边长Lac相同.金属框整个回路的电阻R=6×10-3Ω.假如设计要求电梯以v1=10m/s的速度向上匀速运动.那么.(1)磁场向上运动速度v0应该为多大?(2)在电梯向上作匀速运动时.为维持它的运动.外界必须提供能量.那么这些能量是由谁提供的?此时系统的效率为多少?

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13.A   14.C  15.A  16.BD  17.B  18.A

19.答案:(1)2.235:(3分)1.036~1.038(3分)

(2)①C  ②电路如图所示. ③ N U,U为电压表读数,RV为电压表内阻.

(各4分)

 

20.(15分)(1)由受力分析知:当f=mg时,雨滴达到最终速度Vm

则:KSVm2=mg   …………………………………    (3分)

又  S=πr2   ………………………………………(2分)

m=ρ?πr3 ………………………………(3分)

由得:kπr2Vm2=ρ?πr3g            (3分)

Vm=                (4分)

 

 

 

 

21.(19分)

解:由于粒子沿直线运动,所以qE=B1qv  ①  (2分);E=U/d  ②  (2分)

联立①②得  v=U/dB1  ③(1分)

以速度v进入B2的粒子做匀速圆周运动,由半径公式有

  ④  (2分);  ⑤  (2分)

所以(1分);解得:  (2分)

 

22.(20分)解:(1)当电梯向上用匀速运动时,金属框中感应电流大小为

      ① (3分)       

金属框所受安培力  ② (1分)

安培力大小与重力和阻力之和相等,所以

         ③ (2分)

由①②③式求得:v0=13m/s. (3分)

(2)运动时电梯向上运动的能量由磁场提供的.(1分)

磁场提供的能量分为两部分,一部分转变为金属框的内能,另一部分克服电梯的重力和阻力做功.当电梯向上作匀速运动时,金属框中感应电流由①得:

I =2×103A      (1分)

金属框中的焦耳热功率为:P1 = I2R =2.4×104W  ④ (2分)

而电梯的有用功率为:P2 = mgv1=7.5×104W        ⑤ (2分)

阻力的功率为:P3 = f v1=5×103W               ⑥  (2分)

从而系统的机械效率=%     ⑦ (2分)

                =72.1%                  ⑧  (1分)

 

28.⑴②   ⑵①    29. ⑴②   ⑵③

 

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