| 动生电动势 题目答案及解析

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

$MCB$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}$$A_{2}$

","

$B_{1}$$B_{2}$

","

$C_{1}$$C_{2}$

","

$D_{1}$$D_{2}$

"]
[["A"]]

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}$$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$$62.5\\;\\rm m$;②回收作用力大小$F$$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$$\\dfrac{p_{0}S^{2}X}{V_{0}+ SX}$;②拉开微小位移$X$时,活塞做简谐振动的证明见解析,振动频率$f$$\\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$F_{回}=- (p_{0}-p)S=- \dfrac{p_{0}S^{2}}{V_{0}+SX}X$

$X$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$f_{回}=- (p_{0}-p)s=- \dfrac{p_{0}s^{2}}{v_{0}+sx}x$

$k$值偏大,则$f_{1}\lt f_{2}$

$\rm AB$错误,$\rm C$正确。

故选:$\rm C$

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