2004年中国首辆拥有完全自主知识产权的磁悬浮列车,在大连运行成功,这辆磁悬浮列车运行的原理是利用超导体的抗磁作用使列车向上浮起,同时通过周期性变换磁极方向而获得推进动力,其推进原理可简化为如图所示的模型,在水平面上相距L的两根平行导轨间,有竖直方向且等距离分布的匀强磁场B1和B2,且B1=B2=B,每个磁场的宽度都是l,相间排列,所有这些磁场都以速度v向右匀速运动,这时跨在两导轨间的长度L宽为l的金属框abcd(悬浮在导轨上方)在磁场力作用下也将会向右运动,设直导轨间距L=0.4m,B=1T,磁场运动速度为v=5m/s,金属框的电阻R=2Ω.试问: (1)金属框为何会运动,若金属框不受阻力时金属框将如何运动? (2)当金属框始终受到f=1N阻力时,金属框最大速度是多少? (3)当金属框始终受到1N阻力时,要使金属框维持最大速度,每秒钟需消耗多少能量?这些能量是谁提供的?
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