磁悬浮列车是一种高速运载工具。它具有两个重要系统:一是悬浮系统,利用磁力使车体在导轨上悬浮起来;另一是驱动系统,在沿轨道上安装的三相绕组中,通上三相交流电,产生随

◎ 题目

磁悬浮列车是一种高速运载工具。它具有两个重要系统:一是悬浮系统,利用磁力使车体在导轨上悬浮起来;另一是驱动系统,在沿轨道上安装的三相绕组中,通上三相交流电,产生随时间和空间做周期性变化的磁场,磁场与固连在车体下端的感应金属板相互作用,使车体获得牵引力。


设图中平面代表轨道平面,轴与轨道平行,现有一与轨道平面垂直的磁场正以速度方向匀速运动,设在时,该磁场的磁感应强度B的大小随空间位置x的变化规律为(式中B0k为已知常量),且在y轴处,该磁场垂直平面指向纸里。与轨道平面平行的一金属矩形框MNPQ处在该磁场中,已知该金属框的MN边与轨道垂直,长度为L,固定在y轴上,MQ边与轨道平行,长度为d=,金属框的电阻为R,忽略金属框的电感的影响。求:
(1)  t=0时刻,金属框中的感应电流大小和方向;
(2)  金属框中感应电流瞬时值的表达式;
(3)  经过时间,金属框产生的热量;
(4)  画出金属框受安培力F随时间变化的图象。

◎ 答案

(1) ;电流的方向根据右手定则可知为  

(2)(3)
(4)

◎ 解析

(1)磁场向方向运动,等效金属框向方向运动。

t=0时刻,金属框产生的电动势       
电流的方向根据右手定则可知为  
(2)设经过时间t,金属框MN所在处磁场强度为B,
,得到电流瞬时值的表达式是:,是正弦式电流。
(3)  
(4)金属框受安培力的方向始终向左。设经过时间t,金属框受到安培力为
由此可知:金属框受到安培力F随时间变化的图象如下图:

◎ 知识点

    专家分析,试题“磁悬浮列车是一种高速运载工具。它具有两个重要系统:一是悬浮系统,利用磁力使车体在导轨上悬浮起来;另一是驱动系统,在沿轨道上安装的三相绕组中,通上三相交流电,产生随…”主要考查了你对  【法拉第电磁感应定律】  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。

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