Question

【题目】从“绿皮车”到“磁悬浮”

在东城区明城墙遗址公园的南侧，有一幢建筑风格特异的红色铁皮屋顶的房子，它是1901年建成的京奉铁路信号所原址，信号所旁边遗留着一段京奉铁路的铁轨，如图所示。这座老建筑和这段老铁轨见证着我国轨道交通的不断发展。2007年4月我国第一列火车动车组开通，以内燃机为原动力的绿皮火车，正在陆续被更快速、更舒适、更环保的轨道交通方式所取代，使城市之间的通行时间大大缩短。目前，在我国高铁动车发展建设的同时，磁悬浮列车的研发和试运行也在紧张有序地进行中。

一般磁悬浮列车有两种形式：一种是利用同名磁极相互相斥的原理而设计的电磁力运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行。另一种则是利用异名磁极相互吸引的原理设计的电磁力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持毫米的气隙，使感应钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

我们可以预见，随着超导材料和超低温技术的发展，修建磁浮铁路的成本会大大降低，磁悬浮列车需要的技术及性能要求将逐渐成熟。到那时，磁悬浮列车作为一种快速、舒适的“绿色交通工具”，将会飞驰在祖国的大地上。

小东同学在某次游学活动中，乘坐G503次高铁从北京西至武汉站。列车从北京西出发时刻为14时43分，当天19时43分抵达武汉站，若北京西至武汉站总旅程是1230km，则小东同学乘坐该次列车的平均速度是______。

如图甲、乙所示是两种实验型号的磁悬浮列车的横截面结构图，其中______选填“甲”或“乙”图所示型号的磁悬浮列车利用了同名磁极相互排斥的原理。

结合所学的物理知识，你认为超导磁悬浮列车与普通列车相比有哪些优势？目前阶段你认为制约超导磁悬浮列车大规模发展的原因是什么________？各提一条即可

Answer 1

【答案】 246 乙 见解析所示

【解析】分析：（1）知道该列车从北京西出发时间以及到站时间，可求列车的运行时间，又知道由北京西到武汉站的路程，利用速度公式求列车由北京西到武汉站这段路程中的平均速度；

（2）磁极间的作用规律：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，结合实际实用情况分析解答。

（3）①结合磁悬浮列车的工作原理即可找出其优点；

②某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零，这种现象叫做超导现象。发生超导现象时的温度叫”临界温度”；据此回答。

解答：（1）列车由14：43从北京西出发，19：43到达武汉站，所以列车的运行时间t=19：43-14：43=5h，由北京西到武汉站的路程s=1230km，则小东同学乘坐该次列车的平均速度：

。

（2）①如甲图列车上磁体上端的磁极和轨道上磁体下端的磁极应该是异名的，利用异名磁极互相吸引的原理将车身托起，使列车悬浮与铁轨是相互分离；车身托起，列车和轨道分离，减小了列车对钢轨的压力，从而减了小摩擦阻力，提高了运行速度。

如乙图列车上磁体上端的磁极和轨道上磁体下端的磁极应该是同名的，利用同名磁极相互排斥的原理将车身托起，使列车悬浮与铁轨是相互分离，但是运行时会出现左右偏移，不如甲图安全。

②超导磁悬浮列车与普通列车相比优势有：磁悬浮列车和轨道的接触面分离，减小摩擦力，所以具有：高速、舒适、无噪声、无污染、低能耗等优点。

制约超导磁悬浮列车大规模发展的原因：超导体需要在很低的温度下才能实现，所以低温技术是制约超导磁悬浮列车大规模发展的原因。

故答案为：（1）246；（2）乙；（3）高速、舒适、无噪声、无污染、低能耗；低温技术。