磁场相对于导体运动,会出现电磁驱动现象。磁悬浮列车是一种高速运载工具,其驱动系统的基本原理为:在沿轨道安装的固定绕组(线圈)中通以变化的励磁电流,励磁电流在轨道上方产生等效的向前运动的磁场,该磁场可以让固定在车体下部的金属线框产生感应电流,感应电流使金属线框受到安培力的作用向前运动。我们给出如下的简化模型,图甲是磁悬浮实验车与轨道示意图。图乙是固定在车底部单匝金属线框(车厢与金属线框绝缘)与轨道上运动磁场的示意图。在图乙中,水平地面上有两根很长的平行直导轨,导轨间有竖直(垂直纸面)方向等距离间隔的匀强磁场B1和B2,二者大小相等、方向相反,车底部平行导轨的金属线框宽度与磁场间隔相等。沿导轨分布的“条带状”磁场的各部分同时以恒定速度v0沿导轨水平向前运动时,金属线框将会受到沿导轨向前的安培力而带动实验车沿导轨运动。设金属线框垂直导轨的边长L=0.40 m、总电阻R=2.0 Ω,实验车和金属线框的总质量m=2.0 kg,匀强磁场的磁感应强度B1=B2=B=1.0 T,磁场运动速度v0=5 m/s,线框向前运动时所受阻力Ff的大小与线框速率成正比,即Ff=kv,k=0.08。


(1)设t=0时刻,金属线框的速度为零,求此时线框回路的电流大小I0;
(2)求该金属线框所能达到的最大速率v2。
【参考答案】(1)2.0A
(2)
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