稿件来源:高途
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选修3-2
第四章 电磁感应
4.5 电磁感应现象的两类情况
动生电动势
自$MCB$系统是由若干控制器和传感器组成,评估汽车当前速度和移动情况,并检查踏板上是否有驾驶者介入,若是$MCB$判断安全气囊弹出后驾驶者没有踩踏板或是踩踏力度不够,则启动电子稳定控制机制,向车轮施加与车辆速度和移动幅度匹配的制动力,以防止二次事故发生。
如图,下列元件在匀强磁场中绕中心轴转动,下列电动势最大的是$(\quad\ \ \ \ )$
$A_{1}$和$A_{2}$
","$B_{1}$和$B_{2}$
","$C_{1}$和$C_{2}$
","$D_{1}$和$D_{2}$
"]由图可知,磁场方向竖直向下,图中各点的线速度都沿切线方向,而此时$A_{1}$和$A_{2}$点速度方向与磁场方向垂直,产生的感应电动势最大。故$\rm BCD$错误,$\rm A$正确;
故选:$\rm A$;
在倾斜角为$4.8^\circ$的斜坡上,有一辆向下滑动的小车在做匀速直线运动,存在动能回收系统;小车的质量$m=1500\;\rm kg$。在$t=5\;\rm s$时间内,速度从$v_{0}=72\;\rm km/h$减速到$v_{t}=18\;\rm km/h$,运动过程中所有其他阻力的合力$f=500\;\rm N$。求这一过程中:
①小车的位移大小$x$?
②回收作用力大小$F$?
①小车的位移大小$x$为$62.5\\;\\rm m$;②回收作用力大小$F$为$5230\\;\\rm N$
"]]①小车的位移$x=\dfrac{v_{0}+ v_{t}}{2}t=\dfrac{20+5}{2} \times 5\;\rm m=62.5\;\rm m$
②小车的加速度$a=\dfrac{v_{t}-v_{0}}{t}=\dfrac{5-20}{5}\;\rm m/s^{2}=- 3\;\rm m/s^{2}$
方向沿斜面向上,根据牛顿第二定律$F+f-mg\sin4.8^{\circ}=ma$
解得$F=5230\;\rm N$;
如图,大气压强为$p_{0}$,一个气缸内部体积为$V_{0}$,初始压强为$p_{0}$,内有一活塞横截面积为$S$,质量为$M$。
①等温情况下,向右拉开活塞移动距离$X$,求活塞受拉力$F$?
②在水平弹簧振子中,弹簧劲度系数为$k$,小球质量为$m$,则弹簧振子做简谐运动振动频率为$f=\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{k}{m}}$,论证拉开微小位移$X$时,活塞做简谐振动,并求出振动频率$f$;
③若气缸绝热,活塞在该情况下振动频率为$f_{2}$,上题中等温情况下,活塞在气缸中的振动频率为$f_{1}$,则两则的大小关系为 。
$\rm A$.$f_{1}\gt f_{2}$
$\rm B$.$f_{1}=f_{2}$
$\rm C$.$f_{1}\lt f_{2}$
①等温情况下,向右拉开活塞移动距离$X$,活塞受拉力$F$为$\\dfrac{p_{0}S^{2}X}{V_{0}+ SX}$;②拉开微小位移$X$时,活塞做简谐振动的证明见解析,振动频率$f$为$\\dfrac{1}{2\\pi}\\sqrt{\\dfrac{p_{0}S^{2}}{MV_{0}}}$;③$\\rm C$
"]]①根据玻意耳定律$p_{0}V_{0}=p(V_{0}+XS)$
对活塞分析可知$F=(p_{0}﹣p)S$
解得$F=\dfrac{p_{0}S^{2}X}{V_{0}+SX}$
②设$X$方向为正方向,则此时活塞所受合力$F_{回}=- (p_{0}-p)S=- \dfrac{p_{0}S^{2}}{V_{0}+SX}X$
当$X$很微小时,则$F_{回} \approx-\dfrac{p_{0}S^{2}}{V_{0}}X=- kX$
即活塞的振动可视为简谐振动。其中$k=\dfrac{p_{0}S^{2}}{V_{0}}$
振动频率为$f=\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{k}{M}}=\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{p_{0}S^{2}}{V_{0}M}}$
③若气缸绝热,则当气体体积增大时,气体对外做功,内能减小,温度降低,则压强减小,即$p'\lt p$,根据$f_{回}=- (p_{0}-p)s=- \dfrac{p_{0}s^{2}}{v_{0}+sx}x$,
则$k$值偏大,则$f_{1}\lt f_{2}$
故$\rm AB$错误,$\rm C$正确。
故选:$\rm C$。
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