5.?磁懸浮列車是一種靠磁懸浮力來推動的列車,它通過電磁力實現(xiàn)列車與軌道之間的無接觸的懸浮和導向,再利用直線電機產生的電磁力牽引列車運行。
(1)有一種磁懸浮地球儀,通電時,地球儀會懸浮起來(如圖甲),其原理如圖乙所示,底座是線圈,地球儀是磁鐵,通電時能讓地球儀懸浮起來,則下列敘述中正確的是
。
A.增大線圈中的電流,地球儀靜止時受到的磁力變大
B.線圈電路中的電源必須是交流電源
C.線圈的a端應連接直流電源的正極
D.線圈的a端應連接直流電源的負極
(2)上海磁懸浮線路需要轉彎的地方有三處,其中最大轉彎處半徑達到8000米,而轉彎處最小半徑也達到1300米。一個質量50kg的乘客坐在以360km/h不變速率駛過半徑2500米彎道的車廂內,重力加速度g取10m/s
2,下列說法不正確的是
。
A.彎道半徑設計特別長可以使乘客在轉彎時更舒適
B.彎道半徑設計特別長可以減小轉彎時列車的傾斜程度
C.乘客受到來自車廂的力大小約為539N
D.乘客受到來自車廂的力大小約為200N
(3)與“磁懸浮”對應的一種技術叫“電懸浮”。如圖所示,豎直平面內有a、b、c三個帶電小球,其中a、b固定于絕緣水平面上,三球的連線恰好組成正三角形,“電懸浮”恰好能使小球c靜止,則
。
A.a、b的電荷量必相等
B.a、b、c的電荷量必相等
C.a、b有可能帶相反電性的電荷
D.c的重力大小等于a、c間的庫侖斥力大小
(4)(簡答)圖甲是磁懸浮實驗車與軌道示意圖,圖乙是固定在車底部金屬框abcd(車廂與金屬框絕緣)與軌道上運動磁場的示意圖。水平地面上有兩根很長的平行直導軌PQ和MN,導軌間有豎直(垂直紙面)方向等間距的勻強磁場B
1和B
2,二者方向相反。車底部金屬框的ad邊寬度與磁場間隔相等,當勻強磁場B
1和B
2同時以恒定速度v
0沿導軌方向向右運動時,金屬框會受到磁場力,帶動實驗車沿導軌運動。設金屬框垂直導軌的ab邊長L=0.20m、總電阻R=0.4Ω,實驗車與線框的總質量m=2.0kg,磁感應強度B
1=B
2=1T,磁場運動速度v
0=10m/s。已知懸浮狀態(tài)下,實驗車運動時受到恒定的阻力f=2N,求:
①設t=0時刻,實驗車的速度為零,求金屬框受到的磁場力的大小和方向;
②求實驗車的最大速率v
m;
③實驗車以最大速度做勻速運動時,為維持實驗車運動,外界需提供的總功率是多少?