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高中物理
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综合题
1.
(2018·天津)
真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。图1是某种动力系统的简化模型,图中粗实线表示固定在水平面上间距为
l
的两条平行光滑金属导轨,电阻忽略不计,
ab
和
cd
是两根与导轨垂直,长度均为
l
, 电阻均为
R
的金属棒,通过绝缘材料固定在列车底部,并与导轨良好接触,其间距也为
l
, 列车的总质量为
m
。列车启动前,
ab
、
cd
处于磁感应强度为
B
的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,如图1所示,为使列车启动,需在
M
、
N
间连接电动势为
E
的直流电源,电源内阻及导线电阻忽略不计,列车启动后电源自动关闭。
(1) 要使列车向右运行,启动时图1中
M
、
N
哪个接电源正极,并简要说明理由;
(2) 求刚接通电源时列车加速度
a
的大小;
(3) 列车减速时,需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为
B
的匀强磁场区域,磁场宽度和相邻磁场间距均大于
l
。若某时刻列车的速度为
,此时
ab
、
cd
均在无磁场区域,试讨论:要使列车停下来,前方至少需要多少块这样的有界磁场?
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