Question

【題目】從“綠皮車”到“磁懸浮”

在東城區明城墻遺址公園的南側，有一幢建筑風格特異的紅色鐵皮屋頂的房子，它是1901年建成的京奉鐵路信號所原址，信號所旁邊遺留著一段京奉鐵路的鐵軌，如圖所示。這座老建筑和這段老鐵軌見證著我國軌道交通的不斷發展。2007年4月我國第一列火車動車組開通，以內燃機為原動力的綠皮火車，正在陸續被更快速、更舒適、更環保的軌道交通方式所取代，使城市之間的通行時間大大縮短。目前，在我國高鐵動車發展建設的同時，磁懸浮列車的研發和試運行也在緊張有序地進行中。

一般磁懸浮列車有兩種形式：一種是利用同名磁極相互相斥的原理而設計的電磁力運行系統的磁懸浮列車，它利用車上超導體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產生的相斥力，使車體懸浮運行。另一種則是利用異名磁極相互吸引的原理設計的電磁力運行系統的磁懸浮列車，它是在車體底部及兩側倒轉向上的頂部安裝磁鐵，在T形導軌的上方和伸臂部分下方分別設反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵的電流，使電磁鐵和導軌間保持毫米的氣隙，使感應鋼板的吸引力與車輛的重力平衡，從而使車體懸浮于車道的導軌面上運行。

我們可以預見，隨著超導材料和超低溫技術的發展，修建磁浮鐵路的成本會大大降低，磁懸浮列車需要的技術及性能要求將逐漸成熟。到那時，磁懸浮列車作為一種快速、舒適的“綠色交通工具”，將會飛馳在祖國的大地上。

小東同學在某次游學活動中，乘坐G503次高鐵從北京西至武漢站。列車從北京西出發時刻為14時43分，當天19時43分抵達武漢站，若北京西至武漢站總旅程是1230km，則小東同學乘坐該次列車的平均速度是______。

如圖甲、乙所示是兩種實驗型號的磁懸浮列車的橫截面結構圖，其中______選填“甲”或“乙”圖所示型號的磁懸浮列車利用了同名磁極相互排斥的原理。

結合所學的物理知識，你認為超導磁懸浮列車與普通列車相比有哪些優勢？目前階段你認為制約超導磁懸浮列車大規模發展的原因是什么________？各提一條即可

Answer 1

【答案】 246 乙 見解析所示

【解析】分析：（1）知道該列車從北京西出發時間以及到站時間，可求列車的運行時間，又知道由北京西到武漢站的路程，利用速度公式求列車由北京西到武漢站這段路程中的平均速度；

（2）磁極間的作用規律：同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引，結合實際實用情況分析解答。

（3）①結合磁懸浮列車的工作原理即可找出其優點；

②某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度的降低會突然減小為零，這種現象叫做超導現象。發生超導現象時的溫度叫”臨界溫度”；據此回答。

解答：（1）列車由14：43從北京西出發，19：43到達武漢站，所以列車的運行時間t=19：43-14：43=5h，由北京西到武漢站的路程s=1230km，則小東同學乘坐該次列車的平均速度：

。

（2）①如甲圖列車上磁體上端的磁極和軌道上磁體下端的磁極應該是異名的，利用異名磁極互相吸引的原理將車身托起，使列車懸浮與鐵軌是相互分離；車身托起，列車和軌道分離，減小了列車對鋼軌的壓力，從而減了小摩擦阻力，提高了運行速度。

如乙圖列車上磁體上端的磁極和軌道上磁體下端的磁極應該是同名的，利用同名磁極相互排斥的原理將車身托起，使列車懸浮與鐵軌是相互分離，但是運行時會出現左右偏移，不如甲圖安全。

②超導磁懸浮列車與普通列車相比優勢有：磁懸浮列車和軌道的接觸面分離，減小摩擦力，所以具有：高速、舒適、無噪聲、無污染、低能耗等優點。

制約超導磁懸浮列車大規模發展的原因：超導體需要在很低的溫度下才能實現，所以低溫技術是制約超導磁懸浮列車大規模發展的原因。

故答案為：（1）246；（2）乙；（3）高速、舒適、無噪聲、無污染、低能耗；低溫技術。