16.如圖所示,為某研究小組設(shè)計的磁懸浮電梯的簡化模型,在豎直平面上相距為l的兩根很長的平行滑軌,豎直安置,沿軌道安裝的線路通上勵磁電流,便會產(chǎn)生沿軌道移動的周期性磁場。組成周期性磁場的每小塊磁場沿滑軌方向?qū)挾认嗟?,相間排列。相間的勻強磁場B
1和B
2垂直軌道平面,B
1和B
2方向相反,大小相等,即B
1=B
2=B,每個磁場的寬度都是l。采用輕巧碳纖維材料打造的一電梯轎廂里固定著繞有N匝金屬導(dǎo)線的閉合正方形線框ABCD(轎廂未畫出且與線框絕緣),邊長為l,總電阻為R。利用移動磁場與金屬線框的相互作用,使轎廂獲得牽引力,從而驅(qū)動電梯上升。已知磁場以速度v
0向上勻速運動,電梯轎廂的總質(zhì)量為M、運動中所受的摩擦阻力恒為f,重力加速度為g。
(1)電梯轎廂向上運動的最大速度;
(2)不考慮其它能量損耗,為了維持轎廂勻速上升,外界在單位時間內(nèi)需提供的總能量;
(3)假設(shè)磁場由靜止開始向上做勻加速運動來啟動電梯轎廂,當(dāng)兩磁場運動的時間為t時,電梯轎廂也在向上做勻加速直線運動,此時轎廂的運動速度為v,求由磁場開始運動到電梯轎廂剛開始運動所需要的時間。