Question

某種超導磁懸浮列車是利用超導體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時通過周期性地變換磁極方向而獲得推進動力。其推進原理可以簡化為如圖所示的模型：在水平面上相距b的兩根平行直導軌間，有豎直方向等距離分布的方向相反的勻強磁場B₁和B₂，且B₁=B₂=B，每個磁場分布區(qū)間的長都是a，相間排列，所有這些磁場都以速度v向右勻速平動．這時跨在兩導軌間的長為a寬為b的金屬框MNQP（懸浮在導軌正上方）在磁場力作用下也將會向右運動．設金屬框的總電阻為R，運動中所受到的阻力恒為f，求（1）列車在運動過程中金屬框產生的最大電流（2）列車能達到的最大速度（3）在（2）情況下每秒鐘磁場提供的總能量

 

 

Answer 1

【答案】

（1）列車起動時金屬框產生的電流最大，設為

                                                （2分）

（3）由能的轉化和守恒，磁場提供的能量一部分轉化為電路中的電能進一步轉變?yōu)榛芈返慕苟鸁�，另一部分克服阻力f做功，單位時間內有

    焦耳熱為

    最大速度勻速運動時，磁場力等于阻力 , 

    可不阻力做功的功率為

解得                           

【解析】略