首页
>
考试
>
物理
>
高中物理
>
闭合电路欧姆定律
> 正文
返回
打印
磁悬浮列车是一种高速运载工具，它是经典电磁学与现代超导技术相结合的产物．磁悬浮列车具有两个重要系统．一是悬浮系统，利用磁力（可由超导电磁铁提供）使车体在导轨上悬浮起来
网友投稿 2022-12-16 00:00:00 零零社区
◎ 题目
磁悬浮列车是一种高速运载工具，它是经典电磁学与现代超导技术相结合的产物．磁悬浮列车具有两个重要系统．一是悬浮系统，利用磁力（可由超导电磁铁提供）使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接触．另一是驱动系统，就是在沿轨道安装的绕组（线圈）中，通上励磁电流，产生随空间作周期性变化、运动的磁场，磁场与固定在车体下部的感应金属框相互作用，使车体获得牵引力．为了有助于了解磁悬浮列车的牵引力的来由，我们给出如下的简化模型，图（甲）是实验车与轨道示意图，图（乙）是固定在车底部金属框与轨道上运动磁场的示意图．水平地面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有竖直（垂直纸面）方向等距离间隔的匀强磁场B
l
和B
2
，二者方向相反．车底部金属框的宽度与磁场间隔相等，当匀强磁场B
l
和B
2
同时以恒定速度v
0
沿导轨方向向右运动时，金属框也会受到向右的磁场力，带动实验车沿导轨运动．设金属框垂直导轨的边长L=0.20m、总电阻R=l.6Ω，实验车与线框的总质量m=2.0kg，磁场B
l
=B
2
=B=1.0T，磁场运动速度v
0
=10m/s．回答下列问题：
（1）设t=0时刻，实验车的速度为零，求金属框受到的磁场力的大小和方向；
（2）已知磁悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力 f
1
=0.20N，求实验车的最大速率v
m
；
（3）实验车A与另一辆磁悬浮正常、质量相等但没有驱动装置的磁悬浮实验车P挂接，设A与P挂接后共同运动所受阻力f
2
=0.50N．A与P挂接并经过足够长时间后的某时刻，撤去驱动系统磁场，设A和P所受阻力保持不变，求撤去磁场后A和P还能滑行多远？
◎ 答案
（1）t=0时刻，线框相对磁场的速度为v
0
=10m/s，金属框A中产生逆时针方向的感应电流，设瞬时电动势大小为E
0
E
0
=2
△Φ
△t
=
2BL
v
0
△t
△t
=2BL
v
0
=4.0V
设线框中的电流大小为I
0
，根据闭合电路欧姆定律
I
0
=
E
0
R
=2.5A
设金属框A受到的磁场力的大小为F
0
，根据安培力公式
F
0
=2 BI
0
L=1.0N
方向向右
（2）金属框A达到最大速度v
m
时相对磁场的速度为（v
0
-v
m
），设此时线圈中的感应电动势为E
1
，则 E
1
=2 BL（v
0
-v
m
） …①
设此时金属框中的电流为I
1
，根据欧姆定律
I
1
=
E
1
R
②
实验车达到最大速度时受力平衡，f
1
=2 BI
1
L ③
①②③整理得：
f
1
=
4
B
2
L
2
(
v
0
-
v
m
)
R
代入数据解得：v
m
=8.0 m/s
（3）设A与P挂接后再次达到匀速运动时的速度为v
2
，同理可得
f
2
=
4
B
2
L
2
(
v
0
-
v
2
)
R
代入数据解得 v
2
=5.0 m/s
设撤去磁场后A和P还能滑行的距离为s，根据动能定理
-
f
2
s=0-
1
2
×2m
v
2
2
解得 s=100 m
答：（1）金属框受到的磁场力的大小为为1.0N，方向向右；
（2）实验车的最大速率v
m
为8.0m/s
（3）撤去磁场后A和P还能滑行100m．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“磁悬浮列车是一种高速运载工具，它是经典电磁学与现代超导技术相结合的产物．磁悬浮列车具有两个重要系统．一是悬浮系统，利用磁力（可由超导电磁铁提供）使车体在导轨上悬浮起来…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】，【导体切割磁感线时的感应电动势】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202212/430788.html
十二生肖
十二星座
