2017-2018学年教科版选修3-2 第1章第7节涡 流(选学) 作业
2017-2018学年教科版选修3-2  第1章第7节涡  流(选学)  作业第5页

  11.如图10所示,质量为m=100 g的铝环,用细线悬挂起来,环中心距地面的高度

h=0.8 m。现有一质量为M=200 g的小磁铁(长度可忽略),以v0=10 m/s的水平速度射入并穿过铝环,落地点与铝环原位置的水平距离为x=3.6 m,小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动。

  

  图10

  (1)小磁铁与铝环发生相互作用时铝环向哪边偏斜?

  (2)若铝环在小磁铁穿过后的速度为v′=2 m/s,在小磁铁穿过铝环的整个过程中,铝环中产生了多少电能?(g取10 m/s2)

  解析:(1)由楞次定律可知,当小磁铁向右运动时,铝环向右偏斜(阻碍相对运动)。

  (2)由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出穿过铝环后磁铁的速度v= m/s

=9 m/s

  由能量守恒可得W电=Mv02-Mv2-mv′2=1.7 J。

  答案:(1)铝环向右偏斜 (2)1.7 J

  12.磁悬浮列车的原理如图11所示,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等距离的匀强磁场B1和B2,导轨上有金属框abcd,当匀强磁场B1和B2同时以速度v沿直线向右运动时,金属框也会沿直导轨运动。设直导轨间距为l=0.4 m,B1=B2=1 T,磁场运动速度v=5 m/s,金属框的电阻R=2 Ω。试回答下列问题:

  

  图11

  (1)金属框为什么会运动?若金属框不受阻力,将如何运动?

  (2)当金属框始终受到f=1 N的阻力时,金属框的最大速度是多少?

  (3)当金属框始终受到f=1 N的阻力时,要使金属框维持最大速度,每秒需要消耗多少能量?这些能量是谁提供的?

解析:(1)因为磁场B1、B2向右运动,金属框相对于磁场向左运动,于是金属框ad、bc两边切割磁感线产生感应电流,当金属框在实线位置时,由右手定则知产生逆时针方向的电流,受到向右的安培力作用,所以金属框跟随匀强磁场向右运动。如果金属框处于虚线位置