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    随着摩天大楼高度的增加,钢索电梯的制造难度越来越大。利用直流电机模式获得电磁驱动力的磁动力电梯研发成功。磁动力电梯的轿厢上安装了永久磁铁,电梯的井壁上铺设了电线圈。这些线圈采取了分段式相继通电，生成一个移动的磁场,从而带动电梯上升或者下降。工作原理可简化为如下情景。

    如图所示，竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度均为；电梯轿厢固定在如图所示的一个匝金属框内（电梯轿厢在图中未画出），并且与之绝缘，金属框的边长为，两磁场的竖直宽度与金属框边的长度相同且均为，金属框整个回路的总电阻为；电梯所受阻力大小恒为；电梯空载时的总质量为。已知重力加速度为。

    （1）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，电梯在图示位置由静止启动的瞬间，金属线框内感应电流的大小和方向；

    （2）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，来启动处于静止状态的电梯，运载乘客的总质量应满足什么条件；

    （3）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，启动处于静止状态下空载的电梯，最后电梯以某一速度做匀速运动，求在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量。

    （1）根据法拉第电磁感应定律

                         ①

    由闭合电路欧姆定律

                               ②

    由①②式得

                          ③

    根据楞次定律可知，电流的方向为逆时针方向。

    （2）设电梯运载乘客的总质量为，根据平衡条件

                    ④

    根据安培力公式

                           ⑤

    由③④⑤式得

           ⑥                                    

    电梯运载乘客的总质量应满足

    （3）设电梯匀速运动的速度为，在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量为

                  ⑦

    在电梯匀速运动过程中，根据法拉第电磁感应定律

                      ⑧

    由闭合电路欧姆定律

                                ⑨

    由平衡条件得

                         ⑩

    根据安培力公式

                         

    由⑦⑧⑨⑩式得

    评分标准：①式2分，②③式各1分，方向1分；④⑤式各2分，⑥式1分，说明1分；

    ⑦⑧式各2分⑨⑩式各1分，结果2分；共计20分。

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2009?徐汇区二模）某压力锅结构如图所示，盖好密封锅盖，将限压阀套在出气孔上，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把限压阀顶起．
    （1）若压力锅内的气体体积为V，该状态下气体的摩尔体积为V0，则锅内气体分子数约为n=
    VNA
    V0
    VNA
    V0
    ．（阿伏加德罗常数为NA）
    （2）已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p=p0（1-aH），其中常数a＞0，p0为海平面处大气压强．根据该式，说明在不同海拔高度使用压力锅，阀门被顶起时锅内气体的温度随着海拔高度的增加而
    降低
    降低
    （填“升高”、“降低”或“不变”）．
    （3）若某实验小组想利用上式来估算某处海拔高度，海平面处大气压强p0和常量a均已知．具体做法为：将一装有压强传感器的空压力锅带到海平面某处后，盖紧锅盖，在出气孔上套上限压阀，对压力锅进行加热，当加热到限压阀恰被顶起时，压强传感器测得此时锅内气体压强为p1．然后小组成员携带该压力锅上升到某海拔高度H处，再次对压力锅进行加热，当加热到限压阀恰被顶起时，压强传感器测得此时锅内气体压强为p2．根据这些数据，可算得该处海拔高度H=
    p1-p2
    ap0
    p1-p2
    ap0
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网某压力锅结构如图所示，盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．已知大气压强P随海拔高度H的变化满足P=P0（1-aH），其中常数a＞0，随海拔高度H的增大，大气压强P
     
    （填“增大”、“减小”或“不变”），阀门被顶 起时锅内气体压强
     
    （填“增大”、“减小”或“不变”），结合查理定律分析可知，在不同海拔高度使用压力锅，阀门被顶起时锅内气体的温度随着海拔高度的增加而
     
    ．（填“升高”、“降低”或“不变”）

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    科目：高中物理 来源：天津市十二区县重点学校2012届高三毕业班联考(二)物理试题 题型：038

    随着摩天大楼高度的增加，钢索电梯的制造难度越来越大．利用直流电机模式获得电磁驱动力的磁动力电梯研发成功．磁动力电梯的轿厢上安装了永久磁铁，电梯的井壁上铺设了电线圈．这些线圈采取了分段式相继通电，生成一个移动的磁场，从而带动电梯上升或者下降．工作原理可简化为如下情景．

    如图所示，竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度均为B；电梯轿厢固定在如图所示的一个N匝金属框abcd内(电梯轿厢在图中未画出)，并且与之绝缘，金属框cd的边长为L，两磁场的竖直宽度与金属框ac边的长度相同且均为d，金属框整个回路的总电阻为R；电梯所受阻力大小恒为f；电梯空载时的总质量为m0．已知重力加速度为g．

    (1)两磁场以速度v0竖直向上做匀速运动，电梯在图示位置由静止启动的瞬间，金属线框内感应电流的大小和方向；

    (2)两磁场以速度v0竖直向上做匀速运动，来启动处于静止状态的电梯，运载乘客的总质量应满足什么条件；

    (3)两磁场以速度v0竖直向上做匀速运动，启动处于静止状态下空载的电梯，最后电梯以某一速度做匀速运动，求在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    随着摩天大楼高度的增加,钢索电梯的制造难度越来越大。利用直流电机模式获得电磁驱动力的磁动力电梯研发成功。磁动力电梯的轿厢上安装了永久磁铁,电梯的井壁上铺设了电线圈。这些线圈采取了分段式相继通电，生成一个移动的磁场,从而带动电梯上升或者下降。工作原理可简化为如下情景。

    如图所示，竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度均为；电梯轿厢固定在如图所示的一个匝金属框内（电梯轿厢在图中未画出），并且与之绝缘，金属框的边长为，两磁场的竖直宽度与金属框边的长度相同且均为，金属框整个回路的总电阻为；电梯所受阻力大小恒为；电梯空载时的总质量为。已知重力加速度为。

    （1）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，电梯在图示位置由静止启动的瞬间，金属线框内感应电流的大小和方向；

    （2）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，来启动处于静止状态的电梯，运载乘客的总质量应满足什么条件；

    （3）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，启动处于静止状态下空载的电梯，最后电梯以某一速度做匀速运动，求在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量。

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