磁懸浮鐵路是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力或排斥力將車輛托起。使整個列車懸浮在導(dǎo)軌上，利用電磁力進(jìn)行導(dǎo)向，利用直流電機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換成推動列車前進(jìn)的動能。它清除了輪軌之間的接觸，無摩擦阻力，線路垂直負(fù)荷小，時速高，無污染，安全，可靠，舒適．其應(yīng)用具有廣泛前景。采用直流電機(jī)模式獲得驅(qū)動力的列車可簡化為如下情境：固定在列車下端的矩形金屬框隨車平移，金屬框與軌道平行的一邊長為d。軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面磁場，如圖乙所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨到MN邊界的距離大小而按圖丙所呈現(xiàn)的正弦規(guī)律變化，其最大值為B0。磁場以速度v1、列車以速度v2沿相同的方向勻速行駛，且v1＞v2，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬線框受到的安培力即為列車行駛的驅(qū)動力。設(shè)金屬框電阻為R，軌道寬為l,求：
（1）線框在運(yùn)動過程中所受安培力的最大值；
（2）如圖丙所示，t=0時刻線框左右兩邊恰好和磁場Ⅰ兩邊界重合，寫出線框中感應(yīng)電流隨時間變化的表達(dá)式；
（3）從t=0時刻起列車勻速行駛s距離的過程中，矩形金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱。
【考點(diǎn)】正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式及推導(dǎo)；電磁感應(yīng)過程中的能量類問題；導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；電磁感應(yīng)過程中的動力學(xué)類問題；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：98引用：1難度：0.6
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1．如圖，N匝矩形導(dǎo)線恒以角速度ω繞對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈面積為S，線框電阻、電感均不計，在OO′左側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，外電路接有電阻R理想電流表A，那么可以確定是（ ）發(fā)布：2024/12/29 17:30:1組卷：160引用：6難度：0.9 -
2．如圖所示，電阻R1與R2阻值相等，D為理想二極管（正向電阻為零，反向電阻無窮大），在A、B間加一正弦交流電u=10sin100πt（v），則理想電壓表V的示數(shù)為（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 17:0:1組卷：318引用：2難度：0.3 -
3．圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n=50、電阻r=10Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R=90Ω。在t=0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。π取3.14，求：
（1）交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的最大值；
（2）電阻R的電功率及線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過電阻R的電荷量。
發(fā)布：2024/12/29 17:0:1組卷：275引用：7難度：0.7
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