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高中物理
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综合题
1.
(2022·诸暨模拟)
如图甲所示,为研究试验小车的电磁驱动和电磁阻尼,总质量为M的小车底面固定矩形金属线框abcd,小车底面下方固定绕有线圆的长方体软磁棒。小车的电磁驱动系统如图乙所示,驱动磁场与线框平面垂直且均匀分布,相邻磁场的磁感应强度大小均为B,方向相反,磁场宽度与线框边长bc相等,已知金属线框的总电阻为R,ab边长为L。小车的电磁阻尼系统如图丙所示,软磁棒位于长方体铝条轨道之间,与铝条轨道靠近并互相垂直,软磁棒端面是边长为d的正方形,线圈通电后软磁棒才可看作条形磁铁,它在端面正对的铝条区域形成磁感应强度为
的匀强磁场,为了研究方便,铝条中只考虑与端面正对部分的磁场和电阻,其他部分的磁场和电阻均忽略不计,已知铝条的厚度为l,电阻率为
。小车进行试验时,先断开软磁棒线圈的电流,驱动磁场以加速度a从静止开始向右做匀加速运动,经过一段时间后小车开始运动,假设小车所受的阻力恒为f。
(1) 判断金属线框在图乙位置时感应电流的方向(顺时针或逆时针);
(2) 求驱动磁场开始运动到小车开始运动所经过的时间:
(3) 在驱动磁场开始运动
时间后,小车已经在做匀加速运动,求此时小车的速度;
(4) 当小车速度达到
时,使驱动磁场立即停止运动,同时给软磁棒的线圈通上电流,则小车经过
时间停下,求此减速过程中小车运动的距离。
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