磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具，它的驱动系统简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为，金属框置于平面内，长边为平行于轴，宽为的边平行于轴，如图l所示。列车轨道沿方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度沿方向按正弦规律分布，其空间周期为，最大值为，如图2所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度沿方向匀速平移。设在短暂时间内，、边所在位置的磁感应强度随时问的变化可以忽略，并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿方向加速行驶，某时刻速度为
（）
（1）简要叙述列车运行中获得驱动力的原理；
（2）为使列车获得最大驱动力，写出、边应处于磁场中的什么位置及与之间应满足的关系式；
（3）计算在满足第（2）问的条件下列车速度为v时驱动力的大小。
某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图20所示，迎风板与一轻弹簧的一端Ｎ相连接，穿在光滑的金属杆上。弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k=1300N/m，自然长度为Ｌ0＝０.５m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积Ｓ=0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆Ｍ端相连，右端导线接在Ｎ点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。限流电阻的阻值Ｒ=1
，电源的电动势Ｅ=12Ｖ，内阻r=0.5。合上开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表示数为Ｕ1=3.0Ｖ；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表的示数为
Ｕ2 =2.0V，求：
（１）金属杆单位长度的电阻；
（２）此时作用在迎风板上的风力。
“头脑风暴法”是上个世纪风靡美国的一种培养学生创新思维能力的方法，某学校的一个“头脑风暴实验研究小组”以“攻击距地面500km的轨道上人造地球卫星”或“清理此轨道上的太空垃圾”为题请同学们提出最简单、最适用、最省钱的方案，某同学提出用世界上弹性最好的纳米材料制成一张大网，然后用多级火箭将其同卫星正常运动方向相反发射到卫星轨道上，可以把同一轨道上逆向运行的卫星和太空垃圾一网打进，另一同学建议改用一大把弹丸（设弹丸的质量为4.0g），g取10m/s。
（1）弹丸相对卫星参考系的动能是多少？
（2）若地面步枪质量是4g子弹速率为950m/s，则子弹与弹丸的动能之比是多少？用纳米材料制成大网将同一轨道上卫星和垃圾一网打尽的方案是否可行？
如图19所示，一带电量为
、质量为
的小球，从距地面高
处以一定的初速度水平抛出，在距抛出点水平距离为
处有根管口比小球略大的竖直细管，管的上口距地面的
。为了使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方整个区域内加一水平向左的匀强电场，求：
（1）小球的初速度
的大小；
（2）应加电场的场强大小；
（3）小球落地时的动能。
如图17所示的风洞是对许飞机导弹性能进行检测的一种高科技产物，现代汽车的生产也有运用风洞技术进行检没的，如图18所示是小丽所在兴趣小组设计的一个类似于风动的实验装置，他们在桌面上放有许多大小不同的塑料球，测得它们的密度均为
，用水平向左恒定的风作用在球上，使它们做匀加速运动（摩擦不计）。已知风对球的作用力与球的最大横截面积成正比，即F=kS，k为一常量。 图17
（1）对塑料球来说，空间存在一个风力场，请定义风力场强度并写出其表达式
（2）在该风力场中风力对球做功与路径无关，因此可引入风力势能和风力势的概念。若以栅栏P为风力势能参考平面，写出风力势能EP和风力势U的表达式
（3）写出风力场中机械能守恒定律的表达式（小球半径用r表示；第一状态速度为v1，和P的距离为x1；第二状态速度为v2，和P的距离为x2）
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