问题: 电和磁 【关于 磁悬浮列车 问题】
磁悬浮列车
磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具,是高新技术的产物.上海磁悬浮列车示范运营线项目于2006年4月26日正式通过国家竣工验收.正线全长约30km,设计最高运行时速430km/h,单向运行时间7min20s.
(1)上海磁悬浮列车的结构如图甲所示.要使列车悬浮起来,车身线圈的上端是_________极.若列车总质量是20t,磁悬浮列车行驶时,强大的磁力使列车上升10mm,那么上升过程中磁力对列车做功_________J.(g取10N/kg)
(2)如果列车在单向运行过程中,只停靠一站,那么,停靠时间约为_________s(设磁悬浮列车全程均以360km/h的速度行驶).
(3)图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图,A是磁性稳定的电磁铁,安装在铁轨上,B是安装在车身上(紧靠铁轨上方)的电阻非常小的螺线管.B中电流方向如图乙所示,请在图中标出通电螺线管的N极,螺线管B与电磁铁A之间相互_________ (选填“排斥”或“吸引”),从而使列车悬浮在铁轨上方.
【我晓得答案是(1) S、 2000 (2)140 (3)B的上方为N极、 排斥
可是,问题是,(2)的140是怎么得出的呢? 还有(1)中说车身线圈上端是S极,那么轨道线圈下端是N极,磁极间不是将吸引了吗?这不就跟(3)中的利用磁极间的相互排斥原理相矛盾了吗?
解答:
1:第一题的强大磁力使列车上升,是靠两极互相吸引来抵抗地心引力,故轨道线圈和车身线圈异性相吸,轨道下端是N极,车身线圈就是S极,w=mgs=20×10^3×10N/kg×0.01m=2000J
2、A:为单向停靠时间,B:为列车单向运动时间。A+B:为列车单向运行时间,A+B=7×60s+20s=440s,B=30km÷360km/h=30×10^3m÷100m/s=300s,A=440s-300s=140s
3、B是安装在车身上,也就是说车身和铁轨之间隔着螺线管B与电磁铁A,依次从上到下的顺序:车身、螺线管B、电磁铁A、铁轨,该悬浮原理与1题不同,一个是异性相吸抵抗引力,一个同性相斥抵抗引力。B的上方为N极是用右手螺旋原则确定磁通量方向,在磁铁内部磁通量方向是由南极指向北极,故B的上方为N极。
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