图甲是磁悬浮实验车与轨道示意图,图乙是固定在车底部金属框abcd(车厢与金属框绝缘)与轨道上运动磁场的示意图。水平地面上有两根很长的平行直导轨PQ和MN,导轨间有竖直(垂直纸面)方向等间距的匀强磁场B1和B2,二者方向相反。车底部金属框的ad边宽度与磁场间隔相等,当匀强磁场B1和B2同时以恒定速度v0沿导轨方向向右运动时,金属框会受到磁场力,带动实验车沿导轨运动。设金属框垂直导轨的ab边长L=0.20m、总电阻R=0.4Ω,实验车与线框的总质量m=2.0kg,磁感应强度B1=B2=1.0T,磁场运动速度v0=10m/s。已知悬浮状态下,实验车运动时受到恒定的阻力f=2N,求:
(1)设t=0时刻,实验车的速度为零,求金属框受到的磁场力的大小和方向;
(2)求实验车的最大速率vm;
(3)实验车以最大速度做匀速运动时,为维持实验车运动,外界需提供的总功率是多少?

【答案】(1)实验车的速度为零,金属框受到的磁场力的大小为4N,方向为水平向右;
(2)实验车的最大速率vm为5m/s;
(3)为维持实验车运动,外界需提供的总功率是20W。
(2)实验车的最大速率vm为5m/s;
(3)为维持实验车运动,外界需提供的总功率是20W。
【解答】
【点评】
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发布:2024/5/1 8:0:8组卷:79引用:4难度:0.4