Question

【題目】利用超導體可以實現(xiàn)磁懸浮。在水平桌面上放置一周長為L，質量為m的超導圓環(huán)，如圖所示，一永磁鐵在外力作用下，從圓環(huán)正上方緩慢下移至離桌面高H處撤去外力，永磁鐵恰好平衡，此時圓環(huán)中的感應電流大小為I，其所在處磁場的磁感應強度大小為B，方向與水平成θ角。求

(1)從上往下看，超導圓環(huán)中感應電流的方向；

(2)桌面對圓環(huán)的支持力N；

(3)經(jīng)一段時間后，永磁鐵會下移至離桌面高為h的位置處平衡。有觀點認為，造成這種現(xiàn)象的原因是由于超導體有微小電阻(現(xiàn)有儀器無法測得)，若圓環(huán)的截面面積為S，電阻率為ρ，電流保持不變，求這兩次位置變化所經(jīng)過的時間△t。

Answer 1

【答案】(1) 從上往下看，逆時針電流 (2) (3)

【解析】（1）從上往下看，逆時針電流．
（2）圓環(huán)所受到的安培力F=BIL
其豎直方向的分量F1＝Fcosθ＝BILcosθ
以圓環(huán)為研究對象，由平衡條件，得N=mg+BILcosθ
（3）設永磁體的質量為M，以永磁鐵為研究對象，由平衡條件，
可知Mg=BILcosθ
由能量守恒，永磁鐵減少的重力勢能等于圓環(huán)中產生的焦耳熱．
Q=Mg（H-h）=BILcosθ（H-h）
由Q＝I2R△t解得
△t＝