渦流制動(dòng)是磁懸浮列車在高速運(yùn)行時(shí)進(jìn)行制動(dòng)的一種方式,某研究所用制成的車和軌道模型來定量模擬磁懸浮列車的渦流制動(dòng)過程.如圖所示,模型車的車廂下端安裝有電磁鐵系統(tǒng),電磁鐵系統(tǒng)能在其下方的水平軌道(間距為L(zhǎng)
1)中的長(zhǎng)為L(zhǎng)
1、寬為L(zhǎng)
2的矩形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng),該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下.將長(zhǎng)大于L
1、寬為L(zhǎng)
2的單匝矩形線圈等間隔鋪設(shè)在軌道正中央,其間隔也為L(zhǎng)
2.每個(gè)線圈的電阻為R,導(dǎo)線粗細(xì)忽略不計(jì).在某次實(shí)驗(yàn)中,啟動(dòng)電磁系統(tǒng)開始制動(dòng)后,電磁鐵系統(tǒng)剛好完整滑過了n個(gè)線圈.已知模型車的總質(zhì)量為m,空氣阻力不計(jì).求:
(1)在電磁鐵系統(tǒng)的磁場(chǎng)全部進(jìn)入任意一個(gè)線圈的過程中,通過線圈的電荷量q;
(2)在剎車過程中,線圈所產(chǎn)生的總電熱Q;
(3)電磁鐵系統(tǒng)剛進(jìn)入第k(k<n)個(gè)線圈時(shí),線圈中的電功率P.