近年來,我國高速鐵路迅速發(fā)展,已成為國家新名片。高鐵動車組在制動過程中采用“再生制動”方式,將列車的動能轉(zhuǎn)化為可再生利用的能量,有效降低能耗。一種再生利用的方式是將列車甲制動產(chǎn)生的電能,提供給同一電網(wǎng)下處于啟動狀態(tài)的列車乙。此過程可簡化為如圖所示的模型:固定在水平地面上的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中;甲、乙是兩根相同的金屬棒,放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌良好接觸,且始終與導(dǎo)軌保持垂直。已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,導(dǎo)體棒質(zhì)量均為m,電阻均為R,長度與導(dǎo)軌間距相等,均為l;導(dǎo)體棒甲、乙在導(dǎo)軌上運(yùn)動時,受到的摩擦阻力大小均為f;t=0時,導(dǎo)體棒甲的速度大小為v
0,方向向左,導(dǎo)體棒乙的速度為0,不計導(dǎo)軌的電阻。
(1)當(dāng)列車甲開始制動,即導(dǎo)體棒甲由速度v
0開始減速時,求導(dǎo)體棒乙獲得的電磁牽引力的大小和方向。
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=
,證明在制動過程中,導(dǎo)體棒中的電流i與兩導(dǎo)體棒的速度差Δv的關(guān)系為i=
。
(3)已知當(dāng)導(dǎo)體棒甲經(jīng)過位移x
1,速度從v
0減到v
1時,乙不能再加速,此時再生制動結(jié)束。為了求得這一過程中導(dǎo)體棒乙的位移x
2,某同學(xué)的分析計算過程如下:
設(shè)當(dāng)再生制動結(jié)束時導(dǎo)體棒乙的速度為v2 此時導(dǎo)體棒乙受到的安培力F安等于阻力f,可得=f① 由①式可解得v2 根據(jù)功能關(guān)系mv02=m(v12+v22)+f(x1+x2)② 由②式可求得導(dǎo)體棒乙的位移x2 |
請你判斷這位同學(xué)的解法是否正確,并說明理由。