如圖所示是一種磁動(dòng)力電梯的模擬機(jī),即在豎直平面內(nèi)有兩根很長的平行豎直軌道,軌道間有垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場B
1和B
2,且B
1和B
2的方向相反,B
1=B
2=1T,電梯橋廂固定在如圖所示的一個(gè)用超導(dǎo)材料制成的金屬框abcd內(nèi)(電梯橋廂在圖中未畫出),并且與之絕緣.電梯載人時(shí)的總質(zhì)量為m=5×10
3kg,所受阻力大小為F
f=500N,金屬框垂直軌道的邊長為L
cd=2m,兩磁場的寬度均與金屬框的邊長L
ac相同,金屬框整個(gè)回路的電阻為R=1.0×10
-3Ω,問:
(1)假如兩磁場始終豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng).設(shè)計(jì)要求電梯以v
1=10m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng),那么,磁場向上運(yùn)動(dòng)的速度v
0應(yīng)該為多大?
(2)假如t=0時(shí)兩磁場由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為a=1.5m/s
2,電梯可近似認(rèn)為過一小段時(shí)間后也由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng),t=5s末電梯的速度多大?電梯運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)金屬框中消耗的電功率多大?從電梯開始運(yùn)動(dòng)到t=5s末時(shí)間內(nèi)外界提供給系統(tǒng)的總能量為多大?