渦流制動是一種利用電磁感應(yīng)原理工作的新型制動方式，它的基本原理如圖甲所示．水平面上固定一塊鋁板，當(dāng)一豎直方向的條形磁鐵在鋁板上方幾毫米高度上水平經(jīng)過時，鋁板內(nèi)感應(yīng)出的渦流會對磁鐵的運動產(chǎn)生阻礙作用．渦流制動是磁懸浮列車在高速運行時進行制動的一種方式．某研究所制成如圖乙所示的車和軌道模型來定量模擬磁懸浮列車的渦流制動過程．車廂下端安裝有電磁鐵系統(tǒng)，能在長為L
1=0.6m，寬L
2=0.2m的矩形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度可隨車速的減小而自動增大（由車內(nèi)速度傳感器控制），但最大不超過B
1=2T，將鋁板簡化為長大于L
1，寬也為L
2的單匝矩形線圈，間隔鋪設(shè)在軌道正中央，其間隔也為L
2，每個線圈的電阻為R
1=0.1Ω，導(dǎo)線粗細忽略不計．在某次實驗中，模型車速度為v
0=20m/s時，啟動電磁鐵系統(tǒng)開始制動，車立即以加速度a
1=2m/s
2做勻減速直線運動，當(dāng)磁感應(yīng)強度增加到B
1時就保持不變，直到模型車停止運動．已知模型車的總質(zhì)量為m
1=36kg，空氣阻力不計．不考慮磁感應(yīng)強度的變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及線圈激發(fā)的磁場對電磁鐵產(chǎn)生磁場的影響．
（1）電磁鐵的磁感應(yīng)強度達到最大時，模型車的速度為多大？
（2）模型車的制動距離為多大？
（3）為了節(jié)約能源，將電磁鐵換成若干個并在一起的永磁鐵組，兩個相鄰的磁鐵磁極的極性相反，且將線圈改為連續(xù)鋪放，如圖丙所示，已知模型車質(zhì)量減為m
2=20kg，永磁鐵激發(fā)的磁感應(yīng)強度恒為B
2=0.1T，每個線圈匝數(shù)為N=10，電阻為R
2=1Ω，相鄰線圈緊密接觸但彼此絕緣．模型車仍以v
0=20m/s的初速度開始減速，為保證制動距離不大于80m，至少安裝幾個永磁鐵？
，知磁感應(yīng)強度是均勻變化的．0到1s內(nèi)的電流方向逆時針方向，根據(jù)楞次定律知，0到1s內(nèi)的磁場方向為垂直紙面向里且增大，而不是垂直紙面向外且增大．故A、B、C錯誤，D正確．
