磁悬浮列车的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框MNPQ,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长边MN长为l,平行于y轴,宽为d的NP边平行于x轴,如图1所示.列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布,其空间周期为λ,最大值为B0,如图2所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移.设在短暂时间内,MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力.列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶,某时刻速度为v(v<v0).则列车运行中获得驱动力是______力,为使列车获得最大驱动力,λ与d之间应满足的关系式是______.
问题描述:
磁悬浮列车的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框MNPQ,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长边MN长为l,平行于y轴,宽为d的NP边平行于x轴,如图1所示.列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布,其空间周期为λ,最大值为B0,如图2所示,金属框同一长边上各处的磁感应强度相同,整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移.设在短暂时间内,MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力.列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶,某时刻速度为v(v<v0).则列车运行中获得驱动力是______力,为使列车获得最大驱动力,λ与d之间应满足的关系式是______.
答
(1)由于列车速度与磁场平移速度方向相同,导致穿过金属框的磁通量发生变化,由于电磁感应,金属框中会产生感应电流,该电流受到安培力即为驱动力.(2)为使列车获得最大驱动力,MM、PQ应位于磁场中磁感应强度同为...
答案解析:线圈处于变化的磁场中,且该磁场在运动,导致线圈中产生感应电流,从而使线圈在磁场中受到安培力作用.因此线圈在运动.为使列车获得最大驱动力,则线圈前后两边都应受到安培力且最大.所以要求提供的磁场是最大的并方向相反.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;安培力.
知识点:本题考查运动书本知识分析和理解实际问题的能力.此题要注意的是线框前后边均受到安培力,且方向相同.