電磁制動是磁懸浮列車輔助制動的一種方式。某研究團隊為列車進站設計電磁制動裝置，為了探究其剎車效果，制作了小車和軌道模型。在小車底面安裝了一個匝數(shù)為N、邊長為L的正方形線圈，線圈總電阻為R，小車和線圈的總質(zhì)量為m。線圈平面與水平軌道平行，俯視圖如圖所示。小車到站前，關閉小車引擎，讓其通過一個寬度為H方向豎直向下的勻強磁場區(qū)域，實施電磁制動。小車進入磁場前的速度為v0，行駛過程中小車受到軌道阻力可忽略不計，不考慮車身其他金屬部分的電磁感應現(xiàn)象。
（1）a.若小車通過磁場區(qū)域后，速度降為v1，求在此過程中線圈產(chǎn)生的焦耳熱；
b.若使小車持續(xù)減速通過勻強磁場區(qū)域，分析說明磁場區(qū)域的寬度H需要滿足什么條件；
（2）a.為保證乘客安全，小車剛進入磁場時的加速度大小不能超過a0，則勻強磁場的磁感應強度B應滿足什么條件；
b.為減緩剎車給乘客帶來的不適感，剎車的加速度要遠小于a0，磁場的磁感應強度也遠小于上述B的條件，因此小車通過圖示磁場區(qū)域后仍有較大速度。若此后繼續(xù)以電磁制動的方式使小車減速，為了在盡可能短的距離內(nèi)讓小車減速為零，請設計剎車區(qū)域的磁場分布，說明設計方案并畫出示意圖。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：145引用：2難度：0.3
相似題
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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軌，垂直于導軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l、電阻均為R，兩棒與導軌始終接觸良好。MN兩端通過開關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，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B．PQ的質(zhì)量為m,金屬導軌足夠長、電阻忽略不計。
（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：3147引用：16難度：0.5 -
2．如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導軌平面與水平面呈θ角，其中MN與PQ平行且間距為L，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，導軌電阻不計．金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導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ab棒沿導軌下滑的距離為x時，棒的速度大小為v.則在這一過程中（ ?。?/h2>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計建造的航母“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產(chǎn)生的阻力快速安全地降低艦載機著艦的速度。如圖所示為電磁阻攔系統(tǒng)的簡化原理：艦載機著艦時關閉動力系統(tǒng)，通過絕緣阻攔索拉住軌道上的一根金屬棒ab,金屬棒ab瞬間與艦載機共速并與之一起在磁場中減速滑行至停下。已知艦載機質(zhì)量為M，金屬棒質(zhì)量為m,接入導軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進入磁場。軌道端點MP間電阻為R，不計其它電阻。平行導軌MN與PQ間距L，軌道間有豎直方向的勻強磁場，磁感應強度為B。除安培力外艦載機系統(tǒng)所受其它阻力均不計。求：
（1）艦載機和金屬棒一起運動的最大加速度a；
（2）艦載機減速過程中金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱Qab；
（3）艦載機減速過程通過的位移x的大小。發(fā)布：2024/12/29 23:0:1組卷：210引用：4難度：0.4