某种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.其推进原理可以简化为如图所示的模型:在水平面上相距b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,每个磁场的长都是a,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为a宽为b的金属框MNQP(悬浮在导轨正上方)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,求:
(1)列车在运动过程中金属框产生的最大电流;
(2)列车能达到的最大速度;
(3)简述要使列车停下可采取哪些可行措施?
(1)开始时金属框产生的电流最大,设为
(2)分析列车受力可得:
当列车速度增大时,安培力变小,加速度变小,当a=0时,列车速度达到最大,有: 而
解得:
(3)切断电源、改变磁场的方向、增大阻力