Question

磁懸浮列車的原理如圖所示，在水平面上，兩根平行直導(dǎo)軌間有豎直方向且等距離的勻強(qiáng)磁場B₁和B₂，導(dǎo)軌上有金屬框abcd．當(dāng)勻強(qiáng)磁場B₁和B₂同時(shí)以v沿直導(dǎo)軌向右運(yùn)動時(shí)，金屬框也會沿直導(dǎo)軌運(yùn)動．設(shè)直導(dǎo)軌間距為L＝0.4m，B₁＝B₂＝1T，磁場運(yùn)動的速度為v＝5m/s．金屬框的電阻R＝2Ω，試求：

①金屬框?yàn)槭裁磿�運(yùn)動？若金屬框不受阻力時(shí)，金屬框如何運(yùn)動？

②當(dāng)金屬框始終受到f＝1N的阻力時(shí)，金屬框最大速度是多少？

③當(dāng)金屬框始終受到1N阻力時(shí)，要使金屬框維持最大速度，每秒鐘需消耗多少能量？這些能量是誰提供的？

Answer 1

答案：
解析：

�、佼�(dāng)勻強(qiáng)磁場B1和B2向右運(yùn)動時(shí)，金屬框相對磁場向左運(yùn)動，于是在金屬框abcd中生產(chǎn)的逆時(shí)針方向的感生電流，同時(shí)受到向右方向的安培力，所以金屬框跟隨勻強(qiáng)磁場向右運(yùn)動．金屬框開始受到安培力作用，做加速運(yùn)動，當(dāng)速度增大到5m/s時(shí)，金屬框相對勻強(qiáng)磁場靜止，于是后來金屬框?qū)⑻幱趧蛩龠\(yùn)動狀態(tài)． 　�、诋�(dāng)金屬框始終受到1N阻力時(shí)，則有： 　　2BIL＝f，I＝；解之得：vm＝1.9m/s． 　�、巯�耗能量由兩部分組成，一是轉(zhuǎn)化為abcd金屬框中熱能，二是克服阻力作功，所以消耗功率P＝I2R＋fvm＝5W．這些能量是由磁場提供的．