安徽省宿州二中2024-2025学年度第一学期高一年级学业质量检测物理试题答案

次 2024-10-13 14:56:33

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试题答案

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11.(12分)磁场相对于导体运动,会出现电磁驱动现象。磁悬浮列车是一种高速运载工具,其驱动系系统的基本原理如下,在沿轨道安装的固定绕组(线圈)中通以变化的励磁电流,励磁电流在轨道流上方产生等效的向前运动的磁场,该磁场可以让固定在车底部的金属线框产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用向前运动。我们给出如下的简化模型,图1是磁悬浮列车与轨道的示意图。图2是固定在车底部金属线框与轨道上运动磁场的示意图。在图2中,水平地面上有两根很长的平行直导轨,导轨间竖直(垂直纸面)方向存在等间距的匀强磁场B和B,二者大小B1B2相等、方向相反,车底部平行导轨的金属线框宽度与磁场间隔相等。沿导轨分布的“条带状”磁场的各部分同时以恒定速度v沿导轨水平向前运动时,金属线框将会受到沿导轨向前的安培力而v0运动起来。设金属线框垂直导轨的边长L=0.4m、总电阻R=20,代表车厢的单匝铜制金属线L=0.4m、R=2Ω,框的总质量m=1kg,,磁场B1=B2=B=1T,,磁场运动的速度vv0=5m/s,,线框向前运动时所受阻力f的大小与线框速率成正比,即f=kv,k=0.08。(1)设t=0时刻,金属线框的速度为零,求此时线框回路的电流大小求此时金属线框的加速度大小a;(2)设某时刻,金属线框的速度v1=2m/s,(3)求该金属线框能达到的最大速率v2。