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如图所示是依附建筑物架设的磁力缓降高楼安全逃生装置,具有操作简单、无需电能、逃生高度不受限制,下降速度可调、可控等优点。该装置原理可等效为:间距L=0.5m 的两根竖直导轨上部连通,人和磁铁固定在一起沿导轨共同下滑,磁铁产生磁感应强度B=0.2T 的匀强磁场。人和磁铁所经位置处,可等效为有一固定导体棒cd 与导轨相连,整个装置总电阻始终为 R如图所示,在某次逃生试验中,质量M1=80kg 的测试者利用该装置以v1=1.5m/s 的速度匀速下降,已知与人一起下滑部分装置的质量m=20kg,重力加速度取 g=10m/s2,且本次试验过程中恰好没有摩擦。

(1)总电阻 R 多大?
(2)如要使一个质量 M2=100kg 的测试者利用该装置以v1=1.5m/s 的速度匀速下滑,其摩擦力f 多大?
(3)保持第(2)问中的摩擦力不变,让质量M2=100kg 测试者从静止开始下滑,测试者的加速度将会如何变化?当其速度为v2=0.78m/s 时,加速度 a 多大?要想在随后一小段时间内保持加速度不变,则必需调控摩擦力,请写出摩擦力大小随速率变化的表达式。
上一题 下一题 0.99难度 解答题 更新时间:2019-11-07 08:39:46

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当下世界科技大国都在研发一种新技术,实现火箭回收利用,有效节约太空飞行成本,其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞,为此设计师在返回火箭的底盘安装了4台电磁缓冲装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓火箭对地的冲击力。该装置的主要部件有两部分:①缓冲滑块,由高强绝缘材料制成,其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd,指示灯连接在cd两处;②火箭主体,包括绝缘光滑缓冲轨道MNPQ和超导线圈(图中未画出),超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时,滑块立即停止运动,此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用,指示灯发光,火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度,从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时,火箭主体的速度大小为v0,软着陆要求的速度为0;指示灯、线圈的ab边和cd边电阻均为R,其余电阻忽略不计;ab边长为L,火箭主体质量为m,匀强磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g,一切摩擦阻力不计。
(1)求缓冲滑块刚停止运动时,线圈的ab边受到的安培力大小;
(2)求缓冲滑块刚停止运动时,火箭主体的加速度大小;
(3)若火箭主体的速度大小从v0减到0的过程中,经历的时间为t,求该过程中每台电磁缓冲装置中线圈产生的焦耳热。