磁悬浮列车习题.doc

应用性习题1（电磁感应部分） 1.目前许多国家都在研制磁悬浮列车，如右下图所示。我国拥有全部自主知识产权的第一条磁悬浮列车试验线已建成，且实现了2000km无故障运行。一种磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，车厢用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。现有下列说法： ①磁悬浮列车利用了同名磁极相互排斥 ②磁悬浮列车利用了异名磁极相互排斥 ③磁悬浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦 ④磁悬浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦 正确的组合是（ ） A、①和③ B、①和④ C、②和③ D、②和④ 2．超导现象是当今高科技的热点.当一块磁体靠近超导体时，超导体会产生强大的电流并且对磁体有排斥作用，这种排斥作用可以使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车利用的就是这种原理.那么超导体产生强大电流的原因是（ ） A．超导体中磁通量很大 B．超导体中磁通量的变化率很大 C．超导体中电阻极小 D．超导体中电压很大 3.（天津2008）磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具．它的驱动系统简化为如下模型．固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长边MN为l平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图l所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿O x方向按正弦规律分布，其空间周期为λ ，最大值为B0，如图2所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时问的变化可以忽略，并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为v（＜v0）。 （1）叙述列车运行中获得驱动力的原理； （2）列车获得最大驱动力，写出MN、PQ边应处于磁场中 的什么位置及λ与d之间应满足的关系式； （3）计算在满足第（2）问的条件下列车速度为v时驱动力的大小。 4．(海淀区适应性练习2008) 磁悬浮列车是一种高速运载工具，它是经典电磁学与现代科学技术相结合的产物。磁悬浮列车具有两个重要系统：一是悬浮系统，利用磁力使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接触；另一是驱动系统，就是在沿轨道安装的绕组(线圈)中，通上励磁电流，产生随空间做周期性变化、运动的磁场，磁场与固定在车体下部的感应金属框相互作用，使车体获得牵引力。 为了有助于了解磁悬浮列车的牵引力的来由，我 们给出如下的简化模型：图11(甲)是实验车与轨道示 意图，图1 1(乙)是固定在车底部金属框与轨道上运动磁场的示意图。水平地面上有两根很长B2，二者方向相反。车底部金B1和B同时以恒定速度沿导轨方向向右运动 设金属框垂直导轨的边长L=020m、总电阻R=16Ω，实验车与线框的总质量m= 20kg，磁场B2=B=1.0T，磁场运动速度=10m／s。回答下列问题： (1)设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和方向； (2)已知磁悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力=0.20N，求实验车的最大速率； (3)实验车A与另一辆质量相等但没有驱动装置的磁悬浮实验车P挂接，设A与P挂接=0.50N。A与P挂接并经过足够长时间后的某时刻，撤去驱动系统磁 A和P所受阻力保持不变，求撤去磁场后A和P还能滑行多远。