(2012•密云县一模)磁悬浮列车是一种高速运载工具,它是经典电磁学与现代超导技术相结合的产物.磁悬浮列车具有两个重要系
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解题思路:(1)t=0时刻,实验车的速度为零,线框相对于磁场的速度大小为v0,线框中左右两边都切割磁感线,产生感应电动势,由I=[E/R]、E=2BLv0、F0=2BIL,求出此时金属框受到的磁场力的大小F0,由左手定则判断出方向;

(2)实验车的最大速率为vm时相对磁场的速率为v0-vm,此时线框所受的磁场力与阻力平衡,由平衡条件求解最大速率vm

(3)用与(2)同样的方法求出A与P挂接后达到的最大速度,撤去驱动磁场,在阻力作用下两实验车A滑行一段距离后停止运动,根据动能定理求解滑行距离.

(1)t=0时刻,实验车的速度为零,线框相对于磁场的速度大小为v0,线框中产生的感应电动势为E=2BLv0

感应电流为I=[E/R] 金属框受到的磁场力的大小为F0=2BIL

联立得,F0=

4B2L2v0

R 代入解得,F0=1N

根据楞次定律判断得知,磁场力阻碍相对运动,则磁场力方向水平向右.

(2)实验车的最大速率为vm时相对磁场的切割速率为v0-vm,则此时线框所受的磁场力大小为F=

4B2L2(v0−

v′m)

R

此时线框所受的磁场力与阻力平衡,由平衡条件得:F=f1

联立解得,vm=8.0 m/s

(3)设A与P挂接后达到的最大速度为vm′,则有

4B2L2(v0−

v′m)

R=f2

代入解得,vm′=5m/s

对于撤去驱动磁场,两车滑行过程,根据动能定理得

-f2s=0-[1/2]•mv

′2m

解得,s=100m

答:(1)t=0时刻,实验车的速度为零,求此时金属框受到的磁场力的大小是1N,方向水平向右;

(2)已知磁悬浮状态下,实验车运动时受到的阻力恒为f1=0.20N,实验车的最大速率vm是8m/s;

(3)撤去驱动磁场后A和P还能滑行100m.

点评:

本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.

考点点评: 解决本题的关键以磁场为参考系,线圈做切割磁感线运动,产生感应电流,从而受到安培力,在安培力和阻力的作用下运动.