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近年來,我國高速鐵路迅速發(fā)展,已成為國家新名片。高鐵動車組在制動過程中采用“再生制動”方式,將列車的動能轉化為可再生利用的能量,有效降低能耗。一種再生利用的方式是將列車甲制動產生的電能,提供給同一電網下處于啟動狀態(tài)的列車乙。此過程可簡化為如圖所示的模型:固定在水平地面上的足夠長的平行金屬導軌,處于豎直方向的勻強磁場中;甲、乙是兩根相同的金屬棒,放在導軌上,與導軌良好接觸,且始終與導軌保持垂直。已知磁場的磁感應強度大小為B,導體棒質量均為m,電阻均為R,長度與導軌間距相等,均為l;導體棒甲、乙在導軌上運動時,受到的摩擦阻力大小均為f;t=0時,導體棒甲的速度大小為v0,方向向左,導體棒乙的速度為0,不計導軌的電阻。
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(1)當列車甲開始制動,即導體棒甲由速度v0開始減速時,求導體棒乙獲得的電磁牽引力的大小和方向。
(2)根據法拉第電磁感應定律E=
ΔΦ
Δ
t
,證明在制動過程中,導體棒中的電流i與兩導體棒的速度差Δv的關系為i=
B
l
Δ
v
2
R
。
(3)已知當導體棒甲經過位移x1,速度從v0減到v1時,乙不能再加速,此時再生制動結束。為了求得這一過程中導體棒乙的位移x2,某同學的分析計算過程如下:
設當再生制動結束時導體棒乙的速度為v2
此時導體棒乙受到的安培力F等于阻力f,可得
B
2
l
2
v
1
-
v
2
2
R
=f①
由①式可解得v2
根據功能關系
1
2
mv02=
1
2
m(v12+v22)+f(x1+x2)②
由②式可求得導體棒乙的位移x2
請你判斷這位同學的解法是否正確,并說明理由。

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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:213引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定,電阻忽略不計。圓環(huán)內存在與環(huán)面垂直的勻強磁場,磁感應強度為B。導體棒長為L(L>2R),其單位長度電阻值為r。圖(a)中導體棒與圓環(huán)相切于O1點,t=0時刻起,從圖示位置以速度v勻速向右運動,棒始終與速度方向垂直。圖(b)中導體棒與圓環(huán)相切于O2點,t=0時刻起,以O2點為軸從圖示位置起在水平面內順時針勻速轉過180°,角速度為ω;導體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。
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    (1)分析說明圖(a)中導體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導體棒的電流變化情況;
    (2)求圖(b)中導體棒兩端產生的感應電動勢E與時間t的關系式;
    (3)若圖(a)、圖(b)中導體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同,試比較兩種情況中導體棒運動到虛線(圓環(huán)上直徑位置)處,流過兩導體棒的感應電流大小。

    發(fā)布:2024/12/30 1:0:6組卷:97難度:0.7
  • 2.如圖甲所示,在水平面上有一豎直向下的足夠寬的矩形勻強磁場區(qū)域,磁感應強度B0=0.2T,區(qū)域長度L=3m,在緊靠磁場的左邊界處的水平面上放置一正方形線框,匝數n=10,邊長a=1m,線框電阻R=1Ω,質量m=1kg?,F在線框上作用一水平恒力F,使線框從靜止開始向右進入磁場中,已知恒力F的大小為10N,線框與水平面間的動摩擦因數μ=0.2,整個線框完全進入磁場前已經勻速運動,g=10m/s2。當線框剛全部進入磁場開始計時,磁場即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是( ?。?br />菁優(yōu)網

    發(fā)布:2024/12/29 23:30:1組卷:142難度:0.5
  • 菁優(yōu)網3.如圖,空間某區(qū)域內存在沿水平方向的勻強磁場,一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場,整個過程線框平面始終豎直,線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度。以線框剛進入磁場時為計時起點,下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關系的圖中,不正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:231引用:3難度:0.7
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