Question

利用超導(dǎo)體可以實現(xiàn)磁懸浮，如圖是超導(dǎo)磁懸浮的示意圖。在水平桌面上有一個周長為L的超導(dǎo)圓環(huán)，將一塊質(zhì)量為m的永磁鐵從圓環(huán)的正上方緩慢下移，由于超導(dǎo)圓環(huán)跟磁鐵之間有排斥力，結(jié)果永磁鐵懸浮在超導(dǎo)圓環(huán)的正上方h1高處平衡。

（1）若測得圓環(huán)a點磁場如圖所示，磁感應(yīng)強度為B1，方向與水平方向成θ1角，問此時超導(dǎo)圓環(huán)中電流的大小和方向？

（2）在接下來的幾周時間內(nèi)，人們發(fā)現(xiàn)永磁鐵在緩慢下移。經(jīng)過較長時間T后，永磁鐵的平衡位置在離桌面h2高處。有一種觀點認(rèn)為超導(dǎo)體也有很微小的電阻，只是現(xiàn)在一般儀器無法直接測得，超導(dǎo)圓環(huán)內(nèi)電流的變化造成了永磁鐵下移，并設(shè)想超導(dǎo)電流隨時間緩慢變化的I2-t圖，你認(rèn)為哪張圖相對合理，為什么？

（3）若測得此時a點的磁感應(yīng)強度變?yōu)锽2，夾角變?yōu)棣?，利用上面你認(rèn)為相對正確的電流變化圖，求出該超導(dǎo)圓環(huán)的電阻？

Answer 1

（1）（2）乙圖（3）

【解析】

試題分析：（1）磁場的水平分量對圓環(huán)的作用力為豎直向下，由做手定則判斷電流方向為adcba

對磁鐵由，解得

（2）當(dāng)磁鐵下降時，減小，增大，增大，故根據(jù)可知，I減小，故選乙圖

（3）磁鐵下降前后環(huán)中電流為

根據(jù)能量守恒

解得

考點：考查了安培力，能量守恒定律