6.(2010年3月茂名一模)( 18 分)随着越来越高的摩天大楼在各地的落成,至今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经渐渐地不适用了.这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增加,这样钢索会由于承受不了自身的重量,还没有挂电梯就会被扯断.为此,科学技术人员正在研究用磁动力来解决这个问题.如图所示就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(电梯桥厢在图中未画出),并且与之绝缘.电梯载人时的总质量为5×103kg,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=9.5×10-4Ω,假如设计要求电梯以v1=10m/s的速度向上匀速运动,取g=10m/s2,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?

(1)当电梯向上做用匀速运动时,金属框中感应电流大小为

   ① ……(2分)

金属框所受安培力

  ② …………(2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  ④………………………………………………(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 =1.26×104A    5………………………………………………………………(2分)

金属框中的焦耳热功率为:P1 = I2R =1.51×105W  6…………………………(2分)

而电梯的有用功率为:P2 = mgv1=5×105W  ⑦ ………………………………(1分)

阻力的功率为:P3 = f v1=5×103W  ⑧………………………………………… (1分)

从而系统的机械效率=% =76.2%  9…………………(2分)

 0  256148  256156  256162  256166  256172  256174  256178  256184  256186  256192  256198  256202  256204  256208  256214  256216  256222  256226  256228  256232  256234  256238  256240  256242  256243  256244  256246  256247  256248  256250  256252  256256  256258  256262  256264  256268  256274  256276  256282  256286  256288  256292  256298  256304  256306  256312  256316  256318  256324  256328  256334  256342  447090 

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