超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具．其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上

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超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具．其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上相距L的两根平行直导轨间，有竖直方向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，所有这些磁场都以相同速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为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．设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为F，金属框的最大速度为v_m，则磁场向右匀速运动的速度v可表示为

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A．v＝(B²L²v_m－FR)/B²L²B．v＝(4B²L²v_m＋FR)/4B²L²C．v＝(4B²L²v_m－FR)/4B²L²D．v＝(2B²L²v_m＋FR)/2B²L²

答案

举一反三

边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下运动，穿过方向如图所示的有界匀强磁场区域。磁场区域的宽度为d(d＞L)。已知ab边进入磁场时，线框的加速度恰好为零。则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较，有

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A．产生的感应电流方向相反
B．所受的安培力方向相反
C．进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间
D．进入磁场过程的发热量小于穿出磁场过程的发热量

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如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻。处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v₀。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
（1）求初始时刻导体棒受到的安培力。
（2）若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为E_p，则这一过程中安培力做的功W₁和电阻R上产生的焦耳热Q₁分别为多少？
（3）导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？

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如图所示，两平行长直金属导轨置于竖直平面内，间距为L，导轨上端有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨放在导轨上，并搁在支架上，导轨和导体棒电阻不计，接触良好，且无摩擦．在导轨平面内有一矩形区域的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B。开始时导体棒静止，当磁场以速度v匀速向上运动时，导体棒也随之开始运动，并很快达到恒定的速度，此时导体棒仍处在磁场区域内，试求：
(1)导体棒的恒定速度；
(2)导体棒以恒定速度运动时，电路中消耗的电功率．

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如图所示，固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好．在两根导轨的端点c、e之间连接一电阻，其它部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F₁作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动，滑动中杆ab始终垂直于导轨．金属杆受到的安培力用F₂表示，则下列关于F₁与F₂随时间t变化的关系图象可能的是

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A.

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如图所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为L＝1 m，左侧接一阻值为R＝0.3 Ω的电阻，区域efgh内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁感应强度为B＝0.5 T，磁场的宽度为d＝1 m；一质量为m＝1 kg、电阻为r＝0.2 Ω的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F＝0.5v＋0.4(N)(v为金属棒的运动速度)的水平力作用，从磁场的左边界ef由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大．
(1)若撤去水平力后棒的速度v随位移s的变化规律满足v＝v－

s，且棒在运动到gh处恰好静止，则水平力F作用的时间t为多少？
(2)若在棒未出磁场区域时撤去水平力F，画出棒在整个运动过程中速度v随位移s变化的各种可能的图线．

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