【題目】磁懸浮列車

磁懸浮列車是一種靠磁懸浮力(即磁的吸力和排斥力)來推動的列車,如圖所示。由于其軌道的磁力使之懸浮在空中,行走時不需接觸地面,因此只有空氣的阻力。在T形導(dǎo)軌的上方和伸臂部分下方分別設(shè)反作用板和感應(yīng)鋼板,控制電磁鐵的電流,使電磁鐵和導(dǎo)軌間保持10—15毫米的間隙,并使導(dǎo)軌鋼板的排斥力與車輛的重力平衡,從而使車體懸浮于車道的導(dǎo)軌面上運行。

磁懸浮技術(shù)的研究源于德國,早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理,并于1934年申請了磁懸浮列車的專利。1970年以后,隨著世界工業(yè)化國家經(jīng)濟實力的不斷加強,為提高交通運輸能力以適應(yīng)其經(jīng)濟發(fā)展的需要,德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發(fā)達(dá)國家相繼開始籌劃進(jìn)行磁懸浮運輸系統(tǒng)的開發(fā)。2009年6月15日,國內(nèi)首列具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的實用型中低速磁懸浮列車,在中國北車唐山軌道客車有限公司下線后完成列車調(diào)試,這標(biāo)志著我國已經(jīng)具備中低速磁懸浮列車產(chǎn)業(yè)化的制造能力。

磁懸浮列車主要由懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)三大部分組成。

1懸浮系統(tǒng)的設(shè)計,可以分為兩個方向,分別是德國所采用的常導(dǎo)型和日本所采用的超導(dǎo)型。從懸浮技術(shù)上講就是電磁懸浮系統(tǒng)(EMS)和電力懸浮系統(tǒng)(EDS)。

EMS是一種吸力懸浮系統(tǒng),是結(jié)合磁懸浮列車在機車上的電磁鐵和導(dǎo)軌上的鐵磁軌道相互排斥產(chǎn)生懸浮。常導(dǎo)磁懸浮列車工作時,首先調(diào)整車輛下部的懸浮和導(dǎo)向電磁鐵的電磁排斥力,與地面軌道兩側(cè)的繞組發(fā)生磁鐵反作用把列車浮起。在車輛下部的導(dǎo)向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下,使車輪與軌道保持一定的側(cè)向距離,實現(xiàn)輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導(dǎo)向。車輛與行車軌道之間的懸浮間隙為10毫米,是通過一套高精度電子調(diào)整系統(tǒng)得以保證的。此外由于懸浮和導(dǎo)向?qū)嶋H上與列車運行速度無關(guān),所以即使在停車狀態(tài)下列車仍然可以進(jìn)入懸浮狀態(tài)。

EDS把磁鐵使用在運動的機車上以在導(dǎo)軌上產(chǎn)生電流。由于機車和導(dǎo)軌的縫隙減少時電磁斥力會增大,從而產(chǎn)生的電磁斥力提供了穩(wěn)定的機車的支撐和導(dǎo)向。然而機車必須安裝類似車輪一樣的裝置對機車在“起飛”和“著陸”時進(jìn)行有效支撐,這是因為EDS在機車速度低于大約25英里/小時無法保證懸浮。

2推進(jìn)系統(tǒng)。磁懸浮列車的驅(qū)動運用同步直線電動機的原理。車輛下部支撐電磁鐵線圈的作用就像是同步直線電動機的勵磁線圈,地面軌道內(nèi)側(cè)的三相移動磁場驅(qū)動繞組起到電樞的作用,它就像同步直線電動機的長定子繞組。從而在懸浮狀態(tài)下,列車可以完全實現(xiàn)非接觸的牽引和制動。

3導(dǎo)向系統(tǒng)。導(dǎo)向系統(tǒng)是一種測向力來保證懸浮的機車能夠沿著導(dǎo)軌的方向運動。必要的推力與懸浮力相類似,也可以分為引力和斥力。在機車底板上的同一塊電磁鐵可以同時為導(dǎo)向系統(tǒng)和懸浮系統(tǒng)提供動力。

請根據(jù)上述材料,回答下列問題:

(1)磁懸浮列車的優(yōu)點是_________________________________________________;

(2)你能否提出磁懸浮列車的不足或缺點有什么嗎?請寫出你的觀點。________

【答案】具有高速、低噪音、環(huán)保、經(jīng)濟和舒適等優(yōu)點 由于磁懸浮系統(tǒng)是憑借電磁力來進(jìn)行懸浮,導(dǎo)向和驅(qū)動功能的,一旦斷電,磁懸浮列車會發(fā)生嚴(yán)重的安全事故,因此斷電后磁懸浮的安全保障措施仍然沒有得到完全解決;強磁場對人的健康,生態(tài)環(huán)境的平衡與電子產(chǎn)品的運行影響仍需進(jìn)一步研究

【解析】

(1)先看提出的問題,帶著問題去有目的讀材料中的內(nèi)容,找出相關(guān)的關(guān)鍵信息,據(jù)此從環(huán)保、經(jīng)濟等角度去總結(jié)提煉關(guān)鍵信息并作答;(2)根據(jù)磁懸浮列車的運行原理去找出它不足或缺點,從強磁場是否會對人體健康會造成影響的角度分析;

(1)綜合閱讀題干中的材料,并提煉關(guān)鍵信息總結(jié)如下:磁懸浮列車具有高速、低噪音、環(huán)保、經(jīng)濟和舒適等優(yōu)點;

(2)由于磁懸浮系統(tǒng)是憑借電磁力來進(jìn)行懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動功能的,所以對電的依賴程度過高,一旦斷電,磁懸浮列車會發(fā)生嚴(yán)重的安全事故,因此斷電后磁懸浮的安全保障措施仍然沒有得到完全解決;強磁場對人的健康,生態(tài)環(huán)境的平衡與電子產(chǎn)品的運行影響仍需進(jìn)一步研究;

練習(xí)冊系列答案
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(1)滿足安全用電要求的接線;

______

(2)把“220V 880W”的電飯鍋插入插座,在額定電壓下工作:

① 流過電飯鍋的電流多大______?

② 電飯鍋接入電路的電阻多大_______

③ 通電30min消耗的電能是多大______?

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A. 當(dāng)R2兩端的電壓為2V時,電阻R2的阻值為10Ω

B. 當(dāng)R1兩端的電壓為10V時,通過它的電流為1A

C. 當(dāng)通過R2的電流為0.5A時,它消耗的電功率為2W

D. 當(dāng)R1R2并聯(lián)在電壓為4V電路中,電路中總電流為0.9A

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(1)實驗中通過觀察電磁鐵 的不同,可以判斷電磁鐵的磁性強弱不同.

(2)當(dāng)滑動變阻器滑片向左移動時,電磁鐵甲、乙吸引大頭針的個數(shù) (填“增加”或“減少”),說明電流越 ,電磁鐵磁性越強.

(3)根據(jù)圖示的情境可知, (填“甲”或“乙”)的磁性強,說明電流一定時, ,電磁鐵磁性越強.

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A. 正常發(fā)光的小燈泡是L2, 其額定功率為0.3W

B. 正常發(fā)光的小燈泡是L1其額定功率為0.45W

C. 當(dāng)L2兩端電壓為1.5V時,其電阻為

D. 此時滑動變阻器兩端電壓是1V

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A. A B. B C. C D. D

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A. 若酒精氣體濃度越大,電壓表和電流表示數(shù)都越大

B. 定值電阻R1的阻值為20Ω

C. 酒精濃度為0,電路消耗的總功率為0.6W

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