Question

閱讀短文，回答問題．
磁懸浮列車是由無接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動系統(tǒng)組成的新型交通工具，軌道線圈上端為S極．上海磁懸浮列車示范運(yùn)營線項(xiàng)目于2006年4月26日正式通過國家竣工驗(yàn)收．正線全長約30km，設(shè)計(jì)最高運(yùn)行時速430km/h，單向運(yùn)行時間7min20s．
（1）上海磁懸浮列車的結(jié)構(gòu)如圖所示．要使列車懸浮起來，車廂線圈的上端是

 

極．若列車總質(zhì)量是100t，磁懸浮列車行駛時，強(qiáng)大的磁力使列車上升10mm，那么上升過程中磁力對列車做功

 

J．（g取10N/kg）
（2）如果列車在單向運(yùn)行過程中，只�？恳徽�，那么，停靠時間約為

 

s（設(shè)磁懸浮列車全程均以360km/h的速度行駛）．

Answer 1

分析：（1）從懸浮入手，結(jié)合磁極間作用規(guī)律即可確定車廂線圈上端的極性．
將列車向上提升，是克服列車的重力做功，根據(jù)功的計(jì)算公式可以求出磁力對列車所做的功．
（2）求出假如列車不停站所用的時間，結(jié)合列車實(shí)際單向運(yùn)行的時間，兩者之差就是列車在這一站停靠的時間．

解答：解：（1）要使列車懸浮起來，就要受到一個向上的磁力，由于軌道線圈的下端為N極，由此確定車廂線圈的上端為S極，兩者相互吸引，從而對列車施加一個向上的力．
列車的重力：G=mg=1.0×10⁵kg×10N/kg=10⁶N．   
車軌對列車施加的力等于列車的重力，即：F=G=10⁶N，列車上升的高度L=10mm=0.01m．
上升過程中磁力對列車做功：W=FL=10⁶N×0.01m=1×10⁴J．
（2）在此過程中，列車的速度v=360km/h=100m/s，路程s=30km=3×10⁴m
由公式v=

s

t

得，t=

s

v

．
列車不�？空締尉�運(yùn)行一趟所用的時間為：t=

s

v

=

3×104m

100m/s

=300s．
列車時間運(yùn)行一趟所用的時間t₁為7min20s，即為440s．
由此可知列車在這一站�？康臅r間為：t₁-t=440s-300s=140s
答：（1）車廂線圈的上端是S極；上升過程中磁力對列車做功1×10⁴J．
（2）如果列車在單向運(yùn)行過程中，只�？恳徽�，那么，�？繒r間約為140s．

點(diǎn)評：此題綜合了磁極間作用規(guī)律、路程速度時間的計(jì)算、以及功的計(jì)算等知識點(diǎn)，題目的難度不大，理解列車運(yùn)行的物理過程是解決此題的關(guān)鍵．