磁悬浮列车动力原理如下图所示,在水平地面上放有两根平行直导轨,轨间存在着等距离的正方形匀强磁场Bl和B2,方向相反,B1=B2=lT,如下图所示。导轨上放有金属框abcd,金属框

◎ 题目


磁悬浮列车动力原理如下图所示,在水平地面上放有两根平行直导轨,轨间存在着等距离的正方形匀强磁场BlB2,方向相反,B1=B2=lT,如下图所示。导轨上放有金属框abcd,金属框电阻R=2Ω,导轨间距L=0.4m,当磁场BlB2同时以v=5m/s的速度向右匀速运动时,求
小题1:如果导轨和金属框均很光滑,金属框对地是否运动?运动性质如何?
小题2:如果金属框运动中所受到的阻力恒为其对地速度的K倍,K=0.18,求金属框所能达到的最大速度vm是多少?
小题3:如果金属框要维持(2)中最大速度运动,它每秒钟要消耗多少磁场能?
 

◎ 答案


小题1:运动 变加速运动
小题2:=3.2m/s        
小题3:2.9J

◎ 解析


小题1:运动。因磁场运动时,框与磁场有相对运动,adb边切害虫磁感线,框中产生感应电流(方向逆时针),同时受安培力,方向水平向右,故使线框向右加速运动,且属于加速度越来越小的变加速运动。                                               
小题2:阻力f与安培力F安衡时,框有vmf=Kvm=F=2IBL
其中I=E/R                                                                              ②
E=2BL(v-vm)                                                                    ③
①②③联立得:
Kvm=2·[2BL(v-vm)/RBL
Kvm=(4B2L2v-4B2L2vm)/R
vm=4B2L2v/(KR+4B2L2)                                                             ④
=3.2m/s                                                                                  ⑤
小题3:框消耗的磁场能一部分转化为框中电热,一部分克服阴力做功。
据能量守恒
E=I2Rt+Kvm·vmt                                                                                          
E=[4B2L2(v-vm)2/R]·1+Kvm2·1
=+018×3.22
=2.9J

◎ 知识点

    专家分析,试题“磁悬浮列车动力原理如下图所示,在水平地面上放有两根平行直导轨,轨间存在着等距离的正方形匀强磁场Bl和B2,方向相反,B1=B2=lT,如下图所示。导轨上放有金属框abcd,金属框…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  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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