應(yīng)用所學知識不僅可以解決“已知”的問題，也可以在質(zhì)疑中探索“未知”的問題。某同學利用電磁阻尼現(xiàn)象設(shè)計了如圖情境1所示的用于緩沖降落的原理簡圖。一邊長為L、質(zhì)量為m、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd豎直下落，進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場時開始做減速運動，線框平面始終在豎直平面內(nèi)，且線框ad邊始終與磁場的水平邊界面平行。已知線框bc邊剛進入磁場時線框的速率為v。重力加速度為g?？諝庾枇Σ挥?。
（1）求線框bc邊剛進入磁場時線圈中的電流I；
（2）若線框ad邊剛要進入磁場時線框的速率減為v2，求線框在進入磁場的過程中所產(chǎn)生的焦耳熱Q；
（3）小明同學對“導(dǎo)線框全部進入磁場后下落的加速度為重力加速度g”這一觀點，產(chǎn)生了質(zhì)疑，并認為此時線框的加速度應(yīng)當略小于重力加速度g。結(jié)合實際，小明把線框換成金屬正方體，研究其在該磁場中的下落情況，如圖情境2所示。已知該正方體的質(zhì)量為M、棱長為L。
a.為便于定量分析，小明構(gòu)建以下模型：假設(shè)正方體從靜止開始一直在磁場中運動，平行磁感線的左右兩個面可近似看作平行板電容器，電容為C。忽略正方體電阻。求該正方體下落的加速度大小a；并描述其運動性質(zhì)。
b.目前實驗室最強磁場的磁感應(yīng)強度約為幾十特。若正方體棱長L=0.1m,質(zhì)量M=5kg,上述a問模型中電容器電容的數(shù)量級約為10-12F。結(jié)合上述信息，針對“導(dǎo)線框全部進入磁場后下落的加速度為重力加速度g”這一說法，請闡述你的觀點。
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【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：90引用：1難度：0.5
相似題
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1．如圖所示，固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l、電阻均為R，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。MN兩端通過開關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B．PQ的質(zhì)量為m,金屬導(dǎo)軌足夠長、電阻忽略不計。
（1）閉合S，若使PQ保持靜止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；
（2）斷開S，PQ在上述恒力作用下，由靜止開始到速度大小為v的加速過程中流過PQ的電荷量為q,求該過程安培力做的功W。發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：3148引用：16難度：0.5 -
2．如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面呈θ角，其中MN與PQ平行且間距為L，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計．金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，ab棒在MN與PQ之間部分的電阻為R，當ab棒沿導(dǎo)軌下滑的距離為x時，棒的速度大小為v.則在這一過程中（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：78引用：3難度：0.7 -
3．2022年6月，我國首艘完全自主設(shè)計建造的航母“福建艦”下水亮相，除了引人注目的電磁彈射系統(tǒng)外，電磁阻攔索也是航母的“核心戰(zhàn)斗力”之一，其原理是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的阻力快速安全地降低艦載機著艦的速度。如圖所示為電磁阻攔系統(tǒng)的簡化原理：艦載機著艦時關(guān)閉動力系統(tǒng)，通過絕緣阻攔索拉住軌道上的一根金屬棒ab,金屬棒ab瞬間與艦載機共速并與之一起在磁場中減速滑行至停下。已知艦載機質(zhì)量為M，金屬棒質(zhì)量為m,接入導(dǎo)軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進入磁場。軌道端點MP間電阻為R，不計其它電阻。平行導(dǎo)軌MN與PQ間距L，軌道間有豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。除安培力外艦載機系統(tǒng)所受其它阻力均不計。求：
（1）艦載機和金屬棒一起運動的最大加速度a；
（2）艦載機減速過程中金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱Qab；
（3）艦載機減速過程通過的位移x的大小。發(fā)布：2024/12/29 23:0:1組卷：211引用：4難度：0.4
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