Question

如圖C-1是一種直線電動(dòng)機(jī)的示意圖.水平面上有兩根很長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)B₁和B₂，導(dǎo)軌上有金屬框A，框的寬度與磁場(chǎng)間隔相等，當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₁和B₂同時(shí)以恒定速度v₀沿平行于直軌道方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框也會(huì)因此沿直導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng).這是一類磁懸浮列車運(yùn)行的原理.如果金屬框下始終有這樣的磁場(chǎng)，金屬框就會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去.設(shè)金屬框垂直導(dǎo)軌的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.2m、電阻R=1.6Ω，B₁=B₂=1T，磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度v₀=4m/s.求：
           

（1）若勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₂的方向如圖所示，為使金屬框運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)?jiān)趫D中左端B₁位置處畫出B₁的方向；
（2）金屬框運(yùn)動(dòng)的方向；
（3）若金屬框運(yùn)動(dòng)時(shí)不受阻力作用，金屬框的最大速度，并簡(jiǎn)述理由；
（4）若金屬框運(yùn)動(dòng)時(shí)受到恒定的阻力0.1N作用時(shí)，求當(dāng)金屬框達(dá)到最大速度時(shí)，為維持運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)必須提供的功率.

Answer 1

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