一根足夠長(zhǎng)的空心銅管豎直放置，使一枚直徑略小于銅管內(nèi)徑、質(zhì)量為m0的圓柱形強(qiáng)磁鐵從管內(nèi)某處由靜止開(kāi)始下落，如圖1所示，它不會(huì)做自由落體運(yùn)動(dòng)，而是非常緩慢地穿過(guò)銅管，在銅管內(nèi)下落時(shí)的最大速度為v0。強(qiáng)磁鐵在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不與銅管內(nèi)壁發(fā)生摩擦，空氣阻力也可以忽略。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是變化的磁場(chǎng)在銅管內(nèi)激發(fā)出了渦流，渦流反過(guò)來(lái)又對(duì)強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生了很大的阻力。雖然該情景中渦流的定量計(jì)算非常復(fù)雜，我們不需要求解，卻仍然可以用我們學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)對(duì)下述問(wèn)題進(jìn)行分析。
（1）求圖1中的強(qiáng)磁鐵達(dá)到最大速度后銅管的熱功率P0；
（2）在圖1中，可以認(rèn)為在強(qiáng)磁鐵下落過(guò)程中它周圍銅管的有效電阻是恒定的，從靜止開(kāi)始下落t時(shí)間后達(dá)到最大速度。若強(qiáng)磁鐵機(jī)械能耗散的功率等于其受到的阻力大小與下落速度大小的乘積，求此過(guò)程強(qiáng)磁鐵的下落高度h；
（3）若將空心銅管切開(kāi)一條豎直狹縫，如圖2所示，強(qiáng)磁鐵還從管內(nèi)某處由靜止開(kāi)始下落，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁鐵的下落還是會(huì)明顯慢于自由落體運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)你分析這一現(xiàn)象的原因。
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)類問(wèn)題；導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；渦流的產(chǎn)生及原理．
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/7 8:0:9組卷：56引用：1難度：0.4
相似題
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1．如圖所示，水平放置的平行光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN在磁場(chǎng)力作用下向左運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 14:0:1組卷：232引用：14難度：0.5 -
2．電磁軌道炮是利用磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用使炮彈加速的，其簡(jiǎn)化原理示意圖如圖丙所示。假設(shè)圖中直流電源電動(dòng)勢(shì)為E=45V（內(nèi)阻不計(jì)），電容器的電容為C=22F。兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l=1m,電阻不計(jì)。炮彈可視為一質(zhì)量為m=2kg,電阻為R=5Ω的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸。導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。接通電路后MN開(kāi)始向右加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后回路中電流為零，MN達(dá)到最大速度，之后離開(kāi)導(dǎo)軌。求：
（1）直流電源的a端是正極還是負(fù)極？
（2）若用導(dǎo)線將1、2連接讓直流電源供電，MN離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)的最大速度的大小；
（3）若開(kāi)關(guān)先接1，使電容器完全充電；然后將開(kāi)關(guān)接至2，MN離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)的最大速度的大小。
發(fā)布：2024/12/29 15:0:2組卷：127引用：3難度：0.4 -
3．如圖甲所示，輕質(zhì)絕緣細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.8kg、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m、匝數(shù)n=20、總電阻R=1Ω的正方形線圈．在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著垂直紙面向外的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示（g=10m/s2）．則下列判斷正確的是（ ?。?br />
發(fā)布：2024/12/17 3:30:1組卷：235引用：4難度：0.7
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