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
◎ 题目
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(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? |
◎ 答案
(1)当电梯向上用匀速运动时,金属框中感应电流大小为 I=
金属框所受安培力F=2B1ILcd ② 由平衡条件知:安培力大小与重力和阻力之和相等,即有 F=mg+f ③ 由①②③式求得:v0=13m/s. (2)运动时电梯向上运动的能量由磁场提供的. 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 金属框中的焦耳热功率为:P1=I2R=2.4×104W ④ 而电梯的有用功率为:P2=mgv1=7.5×104W ⑤ 阻力的功率为:P3=f v1=5×103W ⑥ 从而系统的机械效率 η=
代入解得 η=72.1% ⑧ 答: (1)磁场向上运动速度v0应该为是13m/s. (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,那么这些能量是由磁场提供的,此时系统的效率为72.1%. |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“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…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【电磁感应现象中的切割类问题】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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