Question

（10分）圖是鐵路上測量列車運行速度和加速度裝置的示意圖，它是由一塊安裝在列車車頭底部的強磁鐵和埋設在軌道下面的一組等距分布的線圈及電流測量記錄儀組成．假設磁鐵磁極處的磁感應強度B與端面垂直，大小為0.005T，磁鐵的寬度與線圈寬度d相同，且都很小，如圖9-16所示．線圈的匝數n=10，長L=0.2m，總電阻R=0.5Ω（包括引出線的電阻）．若列車在整個測試區內做勻加速直線運動，在到達圖甲所示的測試起始點時，開始記錄位移．圖乙為記錄下來的磁鐵通過第一、第二兩個線圈的“電流—位移”圖象．

求：

（1）列車通過測試區的加速度；

（2）列車下的磁鐵通過第五個線圈時，線圈中電流的大小．

Answer 1

（10分）

解：(1)從圖像上可以讀出，車頭底部的磁鐵通過第一個線圈時，線圈中的電流，通過第二個線圈時，線圈中的電流i₂=0.14A，兩線圈間的距離s=100m．

    線圈切割磁感線時產生的電動勢大小   E=nBlv，在線圈中產生的電流

   

   

    列車的加速度為

(2)第一個線圈到第五個線圈間的距離s₅=400m，磁鐵通過第五個線圈時，有

   

    速度

    磁鐵通過第五個線圈時，該線圈中產生的電流