Question

如圖C-1是一種直線電動機的示意圖.水平面上有兩根很長的平行直導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有豎直（垂直紙面）方向的等距離間隔的勻強磁場B₁和B₂，導(dǎo)軌上有金屬框A，框的寬度與磁場間隔相等，當(dāng)勻強磁場B₁和B₂同時以恒定速度v₀沿平行于直軌道方向運動時，金屬框也會因此沿直導(dǎo)軌運動.這是一類磁懸浮列車運行的原理.如果金屬框下始終有這樣的磁場，金屬框就會一直運動下去.設(shè)金屬框垂直導(dǎo)軌的邊長為L=0.2m、電阻R=1.6Ω，B₁=B₂=1T，磁場運動速度v₀=4m/s.求：
           

（1）若勻強磁場B₂的方向如圖所示，為使金屬框運動，請在圖中左端B₁位置處畫出B₁的方向；
（2）金屬框運動的方向；
（3）若金屬框運動時不受阻力作用，金屬框的最大速度，并簡述理由；
（4）若金屬框運動時受到恒定的阻力0.1N作用時，求當(dāng)金屬框達到最大速度時，為維持運動，磁場必須提供的功率.

Answer 1

解：（1）磁場B₁的方向垂直紙面向外.（圖略）
（2）金屬框運動的方向向左（與磁場運動的方向相同）.
（3）若金屬框運動不受阻力時，=ma，當(dāng)E=2BL（v₀-v_max）=0時，I=0，F(xiàn)_A=0，a=0，直線電動機速度達到最大v_max=v₀=4m/s.
（4）當(dāng)F_A-F_f=ma=0時，金屬框達到最大速度v_max，即
F_A=2B
得   所以  
【試題分析】