一根足够长的空心铜管竖直放置,使一枚直径略小于铜管内径、质量为m0的圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落,如图...
问题详情:
一根足够长的空心铜管竖直放置,使一枚直径略小于铜管内径、质量为m0的圆柱形强磁铁从管内某处由静止开始下落,如图1所示,它不会做自由落体运动,而是非常缓慢地穿过铜管,在铜管内下落时的最大速度为v0。强磁铁在管内运动时,不与铜管内壁发生摩擦,空气阻力也可以忽略。产生该现象的原因是变化的磁场在铜管内激发出了涡流,涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力。虽然该情景中涡流的定量计算非常复杂,我们不需要求解,却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析。
(1)求图1中的强磁铁达到最大速度后铜管的热功率P0;
(2)强磁铁下落过程中,可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比,且强磁铁周围铜管的有效电阻是恒定的。由此分析,如果在图*中强磁铁的上面粘一个质量为m1的绝缘橡胶块,则强磁铁下落的最大速度v1是多大?
(3)若已知强磁铁下落过程中的任一时刻,强磁铁机械能耗散的功率等于其受到的阻力大小与下落速度大小的乘积。则在图1中,质量为m0的强磁铁从静止下落,经过时间t后达到最大速度v0,求此过程强磁铁的下落高度h;
(4)若将空心铜管切开一条竖直狭缝,如图2所示,强磁铁还从管内某处由静止开始下落,发现强磁铁的下落还是会明显慢于自由落体运动,请你分析这一现象的原因。
【回答】
(1)磁铁匀速下落过程中,可以认为减少的重力势能全部转化为热
P0 t=m0 gv0 t 可得P0 =m0 gv0………2 分
(2)由于强磁铁下落过程中铜管中的感应电动势大小 E 与磁铁下落的速度 v 成正比,且其周围 铜管的有效电阻 R 是恒定的,可知任一时刻的热功率 ①
强磁铁下落过程中② 可得③ 所以有……4 分
(3)设强磁铁下落过程中的很短时间 t内所受电磁阻力大小为 f
根据动量定理有④ 又有⑤ 所以有
设,其中 k 为常量⑥ 强磁铁匀速下落时 ⑦
由④⑥⑦式,有 ⑧ 对于全过程有…⑨
得……4 分
(4)因为此时铜管中仍然会产生涡流,涡流的磁场对强磁铁有阻力作用。 …………2 分
知识点:专题八 电磁感应
题型:计算题
-
下列离子方程式的书写正确的是( )A.过量C02通入*氧化钙溶液中:CO2+OH﹣═HCO3﹣B.Na202...
问题详情:下列离子方程式的书写正确的是()A.过量C02通入*氧化钙溶液中:CO2+OH﹣═HCO3﹣B.Na202加入H2180中:2Na2O2+2H218O═4Na++4OH﹣+18O2↑C.硅与***的反应:Si+4H++4F﹣═SiF4↑+2H2↑D.水玻璃中通人过量二氧化碳:Na2SiO3+CO2+H2O═2Na++CO32﹣+H2SiO3【回答】【考点】离子方程...
-
反比例函数与直线相交于点点的横坐标为,则此反比例函数的解析式为( ) A. ...
问题详情:反比例函数与直线相交于点点的横坐标为,则此反比例函数的解析式为( ) A. B. C. D.【回答】C;知识点:反比例函数题型:选择题...
-
Formanycitiesintheworld,thereisnoroomtospreadoutfurthe...
问题详情: Formanycitiesintheworld,thereisnoroomtospreadoutfurther, NewYorkisanexample. A.forwhich B.inwhich C.ofwhich D.fromwhich【回答】 C知识点:定语从句题型:选择题...
-
可吸入颗粒物(指空气动力学直径小于10微米的颗粒物,表示为PM10。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微...
问题详情:可吸入颗粒物(指空气动力学直径小于10微米的颗粒物,表示为PM10。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物)是*市大气的一种主要污染物,它们虽然在大气中的含量很少,但是它对环境和人体的危害都很大。回答3-4题。3.读*市2003年1月16...
相关文章
- 如图所示,一根两端开口、长为1m的铜管竖直放置,把一个磁*很强的圆柱形磁体从管上端放入管中,磁体直径略小于铜管...
- 如图所示,铝质的圆筒形管竖直立在水平桌面上,一条形磁铁从铝管的正上方由静止开始下落,然后从管内下落到水平桌面上...
- 如图所示,四根长度、内径均相同的空心圆管竖直放置,把一枚磁*很强的直径略小于管的内径的小圆柱形永磁体,分别从四...
- 如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,...
- 如图所示,光滑圆形管道固定在竖直面内,直径略小于管道内径可视为质点的小球A、B质量分别为mA、mB,A球从管道...
- 一块小型的圆柱形磁铁,从竖直放置的内径稍大于磁铁直径的厚铝管(足够长)上端由静止释放.有关磁铁的运动(不计空气...
- 如图所示,在竖直放置的光滑绝缘的半圆形细管的圆心O处放一点电荷,将质量为m、带电量为q的小球从圆弧管的水平直径...
- (2019·株洲模拟)如图所示,在一根竖直放置的铜管的正上方某处从静止开始释放一个强磁体,在强磁体沿着铜管中心...
- 如图8所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部...
- (2016·四川南充模拟)如图16所示,半径为R=1m内径很小的粗糙半圆管竖直放置,一直径略小于半圆管内径、...