磁懸浮列車是一種高速交通工具,它具有兩個(gè)重要系統(tǒng):一個(gè)是懸浮系統(tǒng),另一個(gè)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型如下:左圖是實(shí)驗(yàn)車與軌道示意圖,右圖是固定在實(shí)驗(yàn)車底部的金屬框與軌道間的運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的示意圖.水平地面上有兩根很長(zhǎng)的平行直導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間有垂直于水平面的等間距的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(每個(gè)磁場(chǎng)的寬度與金屬框的寬度相同),磁感應(yīng)強(qiáng)度B
1、B
2大小相同,相鄰磁場(chǎng)的方向相反,所有磁場(chǎng)同時(shí)以恒定速度v
0沿導(dǎo)軌方向向右運(yùn)動(dòng),這時(shí)實(shí)驗(yàn)車底部的金屬框?qū)?huì)受到向右的磁場(chǎng)力,帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)車沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng).
設(shè)金屬框總電阻R=1.6Ω,垂直于導(dǎo)軌的邊長(zhǎng)L=0.20m,實(shí)驗(yàn)車與金屬框的總質(zhì)量m=2.0kg,磁感應(yīng)強(qiáng)度B
1=B
2=B=1.0T,磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度v
0=10m/s.回答下列問(wèn)題:
(1)t=0時(shí)刻,實(shí)驗(yàn)車的速度為零,求此時(shí)金屬框受到的磁場(chǎng)力的大小和方向;
(2)已知磁懸浮狀態(tài)下,實(shí)驗(yàn)車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力恒為f
1=0.20N,求實(shí)驗(yàn)車的最大速率v
m;
(3)若將該實(shí)驗(yàn)車A與另外一輛質(zhì)量相等但沒(méi)有驅(qū)動(dòng)裝置的磁懸浮實(shí)驗(yàn)車P掛接,設(shè)A與P掛接后共同運(yùn)動(dòng)所受阻力恒為f
2=0.50N.A與P掛接并經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間后已達(dá)到了最大速度,這時(shí)撤去驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng),保留磁懸浮狀態(tài),A與P所受阻力f
2保持不變,那么撤去驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)后A和P還能滑行多遠(yuǎn)?