磁懸浮列車(chē)作業(yè)

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1、應(yīng)用性習(xí)題1（電磁感應(yīng)部分）1.目前許多國(guó)家都在研制磁懸浮列車(chē)，如右下圖所示。我國(guó)擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第一條磁懸浮列車(chē)試驗(yàn)線已建成，且實(shí)現(xiàn)了2000km無(wú)故障運(yùn)行。一種磁懸浮列車(chē)的車(chē)廂和鐵軌上分別安放著磁體，車(chē)廂用的磁體大多是通有強(qiáng)大電流的電磁鐵?，F(xiàn)有下列說(shuō)法：①磁懸浮列車(chē)?yán)昧送艠O相互排斥②磁懸浮列車(chē)?yán)昧水惷艠O相互排斥③磁懸浮列車(chē)消除了車(chē)體與軌道之間的摩擦④磁懸浮列車(chē)增大了車(chē)體與軌道之間的摩擦正確的組合是（）A、①和③B、①和④C、②和③D、②和④2．超導(dǎo)現(xiàn)象是當(dāng)今高科技的熱點(diǎn).當(dāng)一塊磁體靠近超導(dǎo)體時(shí)，超導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電流并且對(duì)磁體有

2、排斥作用，這種排斥作用可以使磁體懸浮在空中，磁懸浮列車(chē)?yán)玫木褪沁@種原理.那么超導(dǎo)體產(chǎn)生強(qiáng)大電流的原因是（）矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴(lài)。A．超導(dǎo)體中磁通量很大B．超導(dǎo)體中磁通量的變化率很大C．超導(dǎo)體中電阻極小D．超導(dǎo)體中電壓很大3.（天津2008）磁懸浮列車(chē)是一種高速低耗的新型交通工具．它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型．固定在列車(chē)下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長(zhǎng)邊MN為l平行于y軸，寬為d的NP邊平行于x軸，如圖l所示。列車(chē)軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布，

3、其空間周期為λ，最大值為B0，如圖2所示，金屬框同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場(chǎng)以速度v0沿Ox方向勻速平移。設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)問(wèn)的變化可以忽略，并忽略一切阻力。列車(chē)在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為v（＜v0）。聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。（1）敘述列車(chē)運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理；（2）列車(chē)獲得最大驅(qū)動(dòng)力，寫(xiě)出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式；（3）計(jì)算在滿(mǎn)足第（2）問(wèn)的條件下列車(chē)速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大小。4．(海淀區(qū)適應(yīng)性練習(xí)2008)磁懸浮列車(chē)是一種高速運(yùn)載工具，它是經(jīng)典

4、電磁學(xué)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。磁懸浮列車(chē)具有兩個(gè)重要系統(tǒng)：一是懸浮系統(tǒng)，利用磁力使車(chē)體在導(dǎo)軌上懸浮起來(lái)與軌道脫離接觸；另一是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，就是在沿軌道安裝的繞組(線圈)中，通上勵(lì)磁電流，產(chǎn)生隨空間做周期性變化、運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)與固定在車(chē)體下部的感應(yīng)金屬框相互作用，使車(chē)體獲得牽引力。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。為了有助于了解磁懸浮列車(chē)的牽引力的來(lái)由，我們給出如下的簡(jiǎn)化模型：圖11(甲)是實(shí)驗(yàn)車(chē)與軌道示意圖，圖11(乙)是固定在車(chē)底部金屬框與軌道上運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的示意圖。水平地面上有兩根很長(zhǎng)的平行直導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有豎直方向等距離間隔的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2，二者方向相反

5、。車(chē)底部金屬框的寬度與磁場(chǎng)間隔相等，當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2同時(shí)以恒定速度v0沿導(dǎo)軌方向向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框也會(huì)受到向右的磁場(chǎng)力，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)車(chē)沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。設(shè)金屬框垂直導(dǎo)軌的邊長(zhǎng)L=0.20m、總電阻R=1.6Ω，實(shí)驗(yàn)車(chē)與線框的總質(zhì)量m=2.0kg，磁場(chǎng)B1=B2=B=1.0T，磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度v0=10m／s?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)設(shè)t=0時(shí)刻，實(shí)驗(yàn)車(chē)的速度為零，求此時(shí)金屬框受到的磁場(chǎng)力的大小和方向；(2)已知磁懸浮狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到恒定的阻力f1=0.20N，求實(shí)驗(yàn)車(chē)的最大速率vm；(3)實(shí)驗(yàn)車(chē)A與另一輛質(zhì)量相等但沒(méi)有驅(qū)動(dòng)裝置的磁懸

6、浮實(shí)驗(yàn)車(chē)P掛接，設(shè)A與P掛接后共同運(yùn)動(dòng)所受阻力f2=0.50N。A與P掛接并經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后的某時(shí)刻，撤去驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)磁彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。場(chǎng)，設(shè)A和P所受阻力保持不變，求撤去磁場(chǎng)后A和P還能滑行多遠(yuǎn)。