如圖，超級(jí)高鐵（Hyperloop）是一種以“真空管道運(yùn)輸”為理論核心設(shè)計(jì)的交通工具，它具有超高速、低能耗、無噪聲、零污染等特點(diǎn)。其基本模型如下，已知管道中固定著兩根平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ，軌道間有垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2，且大小相等，方向相反，在列車的底部固定著繞有N匝閉合正方形金屬線圈，并且與之絕緣，兩磁場(chǎng)的寬度均與金屬線圈的邊長(zhǎng)相同（列車的車廂在圖中未畫出）若整個(gè)線圈的總電阻為R=2Ω，金屬線圈abcd的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.1m,已知列車車廂及線圈的總質(zhì)量為m=2kg,N=10匝，且B1=B2=1T，磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度v0=5m/s,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻。求：
（1）為使列車能啟動(dòng)，列車所受到的阻力f應(yīng)該滿足的條件？
（2）若列車受到的阻力f=2N時(shí)，要使列車能維持最大速度運(yùn)動(dòng)，每秒鐘需要消耗多少能量？
（3）若列車受到的阻力f=2N時(shí)，如果兩磁場(chǎng)由靜止開始沿水平向右勻加速運(yùn)動(dòng)來啟動(dòng)列車，當(dāng)兩磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1=9s時(shí)，列車也正在以速度v1=7m/s向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求兩磁場(chǎng)開始運(yùn)動(dòng)到列車開始運(yùn)動(dòng)所需要的時(shí)間t0以及列車的加速度a？
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題；導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；電磁感應(yīng)過程中的動(dòng)力學(xué)類問題．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：88引用：1難度：0.3
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1．如圖所示，固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長(zhǎng)度也為l、電阻均為R，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。MN兩端通過開關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場(chǎng)，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．PQ的質(zhì)量為m,金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)、電阻忽略不計(jì)。
（1）閉合S，若使PQ保持靜止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；
（2）斷開S，PQ在上述恒力作用下，由靜止開始到速度大小為v的加速過程中流過PQ的電荷量為q,求該過程安培力做的功W。發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：3171引用：16難度：0.5 -
2．如圖所示，足夠長(zhǎng)的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面呈θ角，其中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，ab棒在MN與PQ之間部分的電阻為R，當(dāng)ab棒沿導(dǎo)軌下滑的距離為x時(shí)，棒的速度大小為v.則在這一過程中（ ）發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：78引用：3難度：0.7 -
3．2022年6月，我國首艘完全自主設(shè)計(jì)建造的航母“福建艦”下水亮相，除了引人注目的電磁彈射系統(tǒng)外，電磁阻攔索也是航母的“核心戰(zhàn)斗力”之一，其原理是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的阻力快速安全地降低艦載機(jī)著艦的速度。如圖所示為電磁阻攔系統(tǒng)的簡(jiǎn)化原理：艦載機(jī)著艦時(shí)關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)，通過絕緣阻攔索拉住軌道上的一根金屬棒ab,金屬棒ab瞬間與艦載機(jī)共速并與之一起在磁場(chǎng)中減速滑行至停下。已知艦載機(jī)質(zhì)量為M，金屬棒質(zhì)量為m,接入導(dǎo)軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進(jìn)入磁場(chǎng)。軌道端點(diǎn)MP間電阻為R，不計(jì)其它電阻。平行導(dǎo)軌MN與PQ間距L，軌道間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。除安培力外艦載機(jī)系統(tǒng)所受其它阻力均不計(jì)。求：
（1）艦載機(jī)和金屬棒一起運(yùn)動(dòng)的最大加速度a；
（2）艦載機(jī)減速過程中金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱Qab；
（3）艦載機(jī)減速過程通過的位移x的大小。發(fā)布：2024/12/29 23:0:1組卷：214引用：4難度：0.4
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