磁悬浮列车是一种高速运载工具，它由两个系统组成．一是悬浮系统，利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力．另一是驱动系统，即利用磁场与固定在车体下部的感应金属线圈相互作用，使车体获得牵引力，图22就是这种磁悬浮列车电磁驱动装置的原理示意图．即在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B₁和B₂，且B₁和B₂的方向相反，大小相等，即B₁=B₂=B．列车底部固定着绕有N匝闭合的矩形金属线圈abcd（列车的车厢在图中未画出），车厢与线圈绝缘．两轨道间距及线圈垂直轨道的ab边长均为L，两磁场的宽度均与线圈的ad边长相同．当两磁场B_l和B₂同时沿轨道方向向右运动时，线圈会受到向右的磁场力，带动列车沿导轨运动．已知列车车厢及线圈的总质量为M，整个线圈的总电阻为R．
（1）假设用两磁场同时水平向右以速度v₀作匀速运动来起动列车，为使列车能随磁场运动，列车所受的阻力大小应满足的条件；
（2）设列车所受阻力大小恒为f，假如使列车水平向右以速度v做匀速运动，求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量；
（3）设列车所受阻力大小恒为f，假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来起动列车，当两磁场运动的时间为t₁时，列车正在向右做匀加速直线运动，此时列车的速度为v₁，求两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间t₀．

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磁悬浮列车是一种高速运载工具，它由两个系统组成．一是悬浮系统，利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力．另一是驱动系统，即利用磁场与固定在车体下部的感应金属线圈相互作用，使车体获得牵引力，图22就是这种磁悬浮列车电磁驱动装置的原理示意图．即在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B₁和B₂，且B₁和B₂的方向相反，大小相等，即B₁=B₂=B．列车底部固定着绕有N匝闭合的矩形金属线圈abcd（列车的车厢在图中未画出），车厢与线圈绝缘．两轨道间距及线圈垂直轨道的ab边长均为L，两磁场的宽度均与线圈的ad边长相同．当两磁场B_l和B₂同时沿轨道方向向右运动时，线圈会受到向右的磁场力，带动列车沿导轨运动．已知列车车厢及线圈的总质量为M，整个线圈的总电阻为R．
（1）假设用两磁场同时水平向右以速度v₀作匀速运动来起动列车，为使列车能随磁场运动，列车所受的阻力大小应满足的条件；
（2）设列车所受阻力大小恒为f，假如使列车水平向右以速度v做匀速运动，求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量；
（3）设列车所受阻力大小恒为f，假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来起动列车，当两磁场运动的时间为t₁时，列车正在向右做匀加速直线运动，此时列车的速度为v₁，求两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间t₀．

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磁悬浮列车是一种高速运载工具，它具有两个重要系统。一是悬浮系统，利用磁力（可由超导电磁铁提供）使车体在导轨上悬浮起来与轨道脱离接触从而减小阻力。另一是驱动系统，即利用磁场与固定在车体下部的感应金属框相互作用，使车体获得牵引力，下图是实验列车驱动系统的原理示意图。在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN，轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B₁和B₂，且B₁和B₂的方向相反，大小相等，即B₁=B₂=B。在列车的底部固定着绕有N匝相同的闭合矩形金属线圈，并且与之绝缘。整个线圈的总电阻为R，每个矩形金属线圈abcd垂直轨道的边长L_ab=L，且两磁场的宽度均与金属线圈ad的边长相同（列车的车厢在图中未画出）。当两磁场B₁和B₂同时沿导轨方向向右运动时，金属框也会受到向右的磁场力，带动列车沿导轨运动。已知列车车厢及线圈的总质量为M，整个线圈的电阻为R。
（1）假设用两磁场同时水平向右以速度v₀作匀速运动来起动列车，为使列车能随磁场运动，列车所受总的阻力大小应满足的条件；
（2）设列车所受阻力大小恒为f，假如使列车水平向右以速度v做匀速运动，求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量；
（3）设列车所受阻力大小恒为f，假如用两磁场由静止沿水平向右做匀加速运动来起动列车，当两磁场运动的时间为t₁时，列车也正在以速度v₁向右做匀加速直线运动，求两磁场开始运动后到列车开始起动所需要的时间t₀。

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磁悬浮列车是一种高速运载工具，它由两个系统组成，一是悬浮系统，利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力。另一是驱动系统，即利用磁场与固定在车体下部的感应金属线圈相互作用，使车体获得牵引力，如图就是这种磁悬浮列车电磁驱动装置的原理示意图。即在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN，轨道间有垂直轨道甲面的匀强磁场B₁和B₂，且B₁和B₂的方向相反，大小相等，即B₁=B₂=B。列车底部固定着绕有N匝闭合的矩形金属线圈abcd（列车车厢在图中未画出），车厢与线圈绝缘，两轨道间距及线圈垂直轨道的ab边长均为L，两磁场的宽度均与线圈的ad边长度相同，当两磁场B₁和B₂同时沿轨道向右运动时，线圈会受到向右的磁场力，带动列车沿轨道运动。已知列车车厢及线圈的总质量为M，整个线圈的电阻为R。
(1)假设用两磁场同时水平向右以速度v₀做匀速运动来启动列车，为使列车能随磁场运动，求列车所受的阻力大小应满足的条件；
(2)设列车所受阻力大小恒为f，假如使列车水平向右以速度v做匀速运动，求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量；
(3)设列车所受阻力大小恒为f，假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来启动列车，当两磁场运动的时间为t₁时，列车正在向右做匀加速直线运动，此时列车的速度为v₁，求从两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间t₀。

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一、本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项是正确的；全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。

1．C    2．AD    3．A    4．D    5．AC    6．BCD    7．D    8．B   

9．BCD    10．ABD

二、本题共2小题，共18分。

11．（1）0.497m/s² （4分）    （2）①CD（1分），②天平（1分）

（3）（2分），偏大（2分）

12. ①I=0.44…………………（1分）      

I′=0.44………………（1分）

R=3608…………………（1分）     

R_x=3608 ………………（1分）

②作图4分，有一处错误则不得分

三、本题共4小题，共42分。

14．解：设电动机线圈电阻为，5的电阻为，

则检查故障时    ①

电动机线圈阻值=6－=6－5=1    ②

设电动机转动时通过线圈的电流为    ③

代入数据解得   ④

评分标准：本题共10分，其中①③各3分，②④各2分。

15．解：对物块B，由动能定理得

   ①

对物块A，由动能定理得

     ②

解①②得：   ③

评分标准：本题共10分，其中①②各3分，③4分。

16．解（1）根据照片缩小比例，可算得杠铃被举起的实际高度为

     ①

   （2）杠铃在该过程中先向上做匀加速运动，后做竖直上抛运动。   ②

由    ③

得   ④

   （3）竖直向上抛运动的时间    ⑤

匀加速运动的时间

匀加速运动的加速度      ⑥

由牛顿第二定律

得   ⑦

评分标准：本题共10分，其中①③⑥各2分，其余每式1分。

17．解（1）带电粒子在磁场中偏转。

由牛顿定律得 ①

代入数据得   ②

（2）带电粒子在磁场中的运动周期

  ③

运动的时间   ④

带电粒子在电场中运动的时间

  ⑤

故粒子在电磁场偏转所用的总时间

      ⑥  

   （3）如图所示。