电磁阻尼制动是一种利用电磁感应原理工作的新型制动方式,它的基本原理如图甲所示。水平面上固定一块铝板,当一竖直方向的条形磁铁在铝板上方几毫米高度上水平经过时,铝板内感应出的电流会对磁铁的运动产生阻碍作用。电磁阻尼制动是磁悬浮列车在高速运行时进行制动的一种方式,某研究所制成如图乙所示的车和轨道模型来定量模拟磁悬浮列车的制动过程。车厢下端安装有电磁铁系统,能在长为L1=0.6m,宽L2=0.2m的矩形区域内产生竖直方向的匀强磁场,磁感应强度可随车速的减小而自动增大(由车内速度传感器控制),但最大不超过B1=2T,将铝板简化为长大于L1,宽也为L2的单匝矩形线圈,间隔铺设在轨道正中央,其间隔也为L2,每个线圈的电阻为R1=0.1Ω,导线粗细忽略不计。在某次实验中,模型车速度为v0=20m/s时,启动电磁铁系统开始制动,车立即以加速度a1=2m/s2做匀减速直线运动,当磁感应强度增加到B1时就保持不变,直到模型车停止运动。已知模型车的总质量为m1=36kg,空气阻力不计。不考虑磁感应强度的变化引起的电磁感应现象以及线圈激发的磁场对电磁铁产生磁场的影响。
(1)电磁铁的磁感应强度达到最大时,模型车的速度v1为多大?
(2)模型车的制动距离为多大?
(3)某同学受到上述装置的启发,设计了进一步提高制动效果的方案如下,将电磁铁换成多个并在一起的永磁铁组,两个相邻的磁铁磁极的极性相反,且将线圈改为连续铺放,相邻线圈接触紧密但彼此绝缘,如图丙所示,若永磁铁激发的磁感应强度恒定为B2,模型车质量m1及开始减速的初速度v0均不变,试通过必要的公式分析这种设计在提高制动能力上的合理性。
如图甲所示,在倾角为370的粗糙足够长的斜面的底端,一质量m=1kg可视为质点的滑块压缩一轻弹簧,滑块与弹簧不相连。t=0时释放物块,计算机通过传感器描绘出滑块的速度时间图象如图乙所示,其中oab段为曲线,bc段为直线,在t1=0.1s时滑块已上滑s=0.2m的距离,g取10m/s2。求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ的大小;
(2)压缩弹簧时,弹簧具有的弹性势能.
如图,足够长斜面倾角θ=30°,斜面上OA段光滑,A点下方粗糙且。水平面上足够长OB段粗糙且μ2=0.5,B点右侧水平面光滑。OB之间有与水平方向β(β已知)斜向右上方的匀强电场E=
×105V/m。可视为质点的小物体C、D质量分别为mC=4kg,mD=1kg,D带电q= +1×10-4C,用轻质细线通过光滑滑轮连在一起,分别放在斜面及水平面上的P和Q点由静止释放,B、Q间距离d=1m,A、P间距离为2d,细绳与滑轮之间的摩擦不计。(sinβ=
,cosβ=
,g=10m/s2),求:
(1)物体C第一次运动到A点时的重力的功率;
(2)物块D运动过程中电势能变化量的最大值;
(3)物体C第一次经过A到第二次经过A的时间t。
如图所示,某滑冰运动员参加直线滑行练习,在滑行时,左右脚交替向后蹬冰,每次蹬冰的时间t1=1s,冰面给人水平向前的动力F=165N,左右脚交替时有t2=0.5s的时间不用蹬冰。已知整个过程中运动员受到的阻力f=55N,运动员总质量rn=55kg,设运动员由静止开始滑行,求0-3s内运动员的位移。
甲、乙两物体,甲的质量为1kg,乙的质量为0.5kg,甲从距地45m高处自由落下,1s后乙从距地30m高处自由落下,不计空气阻力.(重力加速度g取10)
(1)两物体等高时离地多高?
(2)定量画出两物体间的竖直距离随时间变化的图象.(球落地后立即原地静止,规定甲开始下落时刻为计时起点.)
如图所示,在水平地面上固定一倾角=37°,表面光滑的斜面体,物体A以v1=6m/s的初速度沿斜面上滑,同时在物体A的正上方,有一物体B以某一初速度水平抛出。如果当A上滑到最高点时恰好被B物体击中。A、B均可看作质点,sin37º=0.6,cos37º=0.8,g取10m/s2。求:
(1)物体A上滑到最高点所用的时间t
(2)物体B抛出时的初速度v2
(3)物体A、B间初始位置的高度差h