(2)
某种磁悬浮列车的驱动系统可简化为如下模型:固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长为l的MN边平行于y轴,宽为d的NP边平行于x轴,如图2所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B沿Oz方向按正弦规律分布,其空间周期为
, 最大值为
, 如图3所示,且金属框同一长边上各处的磁感应强度均相同。当整个磁场以速度v沿Ox方向匀速平移时,磁场对金属框的作用力充当驱动力,使列车沿Ox方向加速行驶。某时刻,列车速度为
, MN边所在位置的磁感应强度恰为
。设在短暂时间内,MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力。
a.若 , 求此刻列车的驱动力F的大小;
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力,请写出与d之间应满足的关系式,并计算最大驱动力的瞬时功率。