某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的电磁驱动模型：在水平面上相距d=2m的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布、方向相反的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=1T，每个磁场分布区间的长都是a,相间排列，所有这些磁场都以速度v0=20m/s向右匀速平动。这时跨在两导轨间的长为a、宽为d=2m的金属框MNQP（固定在列车底部、绝缘并悬浮在导轨正上方）在磁场力作用下也将会向右运动。设金属框的总电阻为R=1Ω，在题设条件下，假设金属框运动过程中所受到的阻力恒为f=80N，求：
（1）金属框刚启动瞬间金属框产生的电流大小I；
（2）当金属框向右运动的速度为v=5m/s时，金属框中的安培力大小F；
（3）金属框能达到的最大速度vm及此后金属框中每秒钟产生的焦耳热Q。
【答案】（1）金属框刚启动瞬间金属框产生的电流大小I为80A；
（2）金属框中的安培力大小F为240N；
（3）金属框能达到的最大速度vm为15m/s，此后金属框中每秒钟产生的焦耳热Q为400J。
（2）金属框中的安培力大小F为240N；
（3）金属框能达到的最大速度vm为15m/s，此后金属框中每秒钟产生的焦耳热Q为400J。
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/28 8:0:9组卷：563引用：4难度：0.4
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1．如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．PQ的质量为m,金属导轨足够长、电阻忽略不计。
（1）闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；
（2）断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q,求该过程安培力做的功W。发布：2024/12/29 20:30:1组卷：3381引用：17难度：0.5 -
2．如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面呈θ角，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒在MN与PQ之间部分的电阻为R，当ab棒沿导轨下滑的距离为x时，棒的速度大小为v.则在这一过程中（ ）发布：2024/12/29 20:30:1组卷：83引用：3难度：0.7 -
3．2022年6月，我国首艘完全自主设计建造的航母“福建舰”下水亮相，除了引人注目的电磁弹射系统外，电磁阻拦索也是航母的“核心战斗力”之一，其原理是利用电磁感应产生的阻力快速安全地降低舰载机着舰的速度。如图所示为电磁阻拦系统的简化原理：舰载机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索拉住轨道上的一根金属棒ab,金属棒ab瞬间与舰载机共速并与之一起在磁场中减速滑行至停下。已知舰载机质量为M，金属棒质量为m,接入导轨间电阻为r,两者以共同速度为v0进入磁场。轨道端点MP间电阻为R，不计其它电阻。平行导轨MN与PQ间距L，轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B。除安培力外舰载机系统所受其它阻力均不计。求：
（1）舰载机和金属棒一起运动的最大加速度a；
（2）舰载机减速过程中金属棒ab中产生的焦耳热Qab；
（3）舰载机减速过程通过的位移x的大小。发布：2024/12/29 23:0:1组卷：259引用：4难度：0.4
