跨學(xué)科實(shí)踐高鐵提速的可行性分析請(qǐng)閱讀《未來交通,高溫超導(dǎo)磁懸浮列車》并回答問題。未來交通,高溫超導(dǎo)磁懸浮列車人類對(duì)速度的追求從未止步。從人類誕生至今,伴隨著交通工具的發(fā)展,速度的極限不斷被刷新。高鐵(速度可達(dá)350km/h)已經(jīng)成為我們國(guó)家的金字名片,實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)跑世界的目標(biāo)。但高鐵的進(jìn)一步提速,還是會(huì)面臨很多的挑戰(zhàn)和困難,比如輪軌黏著、運(yùn)行噪聲、空氣阻力等,用什么樣的技術(shù)可以解決這些問題呢?答案是磁懸浮。磁懸浮是軌道交通速度追求的一個(gè)新范式,它具有很多優(yōu)點(diǎn),例如,它具有高速不可替代性,因?yàn)樗鼣[脫了傳統(tǒng)輪軌的接觸;它具有低噪聲不可替代性,同樣因?yàn)闆]有輪軌接觸噪聲,運(yùn)行起來安靜環(huán)保。磁懸浮的原理是什么?它又分為哪些種類?目前磁懸浮根據(jù)原理不同可以分為永磁懸浮、電磁懸浮、電動(dòng)懸浮、釘扎懸浮四大類,如表和圖所示。磁懸浮種類原理永磁懸浮利用永磁體同名磁極間排斥力實(shí)現(xiàn)懸浮。(圖甲所示)電磁懸浮電磁鐵通電產(chǎn)生磁場(chǎng)(電生磁),和鐵磁性軌道之間產(chǎn)生吸引力,把車子給吸上去,速度可以達(dá)到550km/h。(圖乙所示)種類原理磁懸浮電動(dòng)懸浮當(dāng)磁體在導(dǎo)體板上移動(dòng)過程中,在原來沒有電的導(dǎo)體板上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流(動(dòng)生電),同時(shí)感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng),和磁體相互排斥,就把車子給托起來了。電動(dòng)懸浮的特點(diǎn)就是運(yùn)動(dòng)才能產(chǎn)生懸浮。低溫超導(dǎo)電動(dòng)懸浮最高時(shí)速可達(dá)603km。(圖丙所示)釘扎懸浮(也稱高溫超導(dǎo)磁懸浮)在車上和軌道上,都不需要通電,靠超導(dǎo)體所在位置的磁場(chǎng)變化在內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電流(感生電),這種磁懸浮比較神奇,它既可以懸浮,又可以懸掛,就好比有一個(gè)無形的彈簧,拽著這個(gè)車,如果將車壓向軌道,車和軌道就有排斥力,如果將車?yán)x軌道,它們之間就有吸引力,所以它既能懸浮又能懸掛。(圖丁所示)當(dāng)前我國(guó)研制的高溫超導(dǎo)磁懸浮列車,未來速度將突破620km/h。列車的速度還能不能更快,甚至超過1000km/h的飛機(jī)呢?回答是“能”?？茖W(xué)家正在研制“高溫超導(dǎo)磁懸浮+真空管道的方式”。用磁懸浮技術(shù)消除了軌道之間的機(jī)械摩擦,影響列車提速的還有一個(gè)很重要的因素,就是空氣阻力,真空管道的引入完美地解決了這個(gè)問題,實(shí)現(xiàn)超高速、低能耗運(yùn)行。(1)請(qǐng)寫出磁懸浮軌道交通的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)(與高鐵相比):___________。

(2)為了更直觀地演示某種磁懸浮列車的懸浮原理,科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室用特殊材料制作了一個(gè)模型,在模型中注入液氮后,它瞬間變成了超導(dǎo)體,把模型放置在由磁性材料制成的環(huán)形軌道上,使其運(yùn)動(dòng)起來,便可以實(shí)現(xiàn)無源的自穩(wěn)定懸浮,整個(gè)懸浮不需要通電,模型有時(shí)懸浮在軌道上面運(yùn)動(dòng),有時(shí)懸掛在軌道下面運(yùn)動(dòng)(如圖戊所示)?？茖W(xué)家演示的是_______________________(選填“電磁懸浮列車”“電動(dòng)懸浮列車”或“高溫超導(dǎo)磁懸浮列車”)的懸浮原理。

速度大高溫超導(dǎo)磁懸浮列車設(shè)計(jì)電動(dòng)門

在科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中,某小組開展了“設(shè)計(jì)電動(dòng)門”的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)。下面是該小組的實(shí)踐過程,請(qǐng)幫助他們完成下列內(nèi)容。(1)普通門正常開門時(shí),人給門把手推力,門會(huì)繞著門軸轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖甲所示,此時(shí)的門相當(dāng)于一個(gè)_________(選填“省力”或“費(fèi)力”)杠桿。

省力(2)彈簧門如圖乙所示,這是一種彈簧門,門上裝有如圖丙所示的彈簧合頁,當(dāng)人推開彈簧門時(shí),合頁中的彈簧在外力作用下發(fā)生形變,會(huì)產(chǎn)生一種彈力,彈力的方向指向彈簧發(fā)生_________________(選填“彈性形變”或“彈性形變相反”)的方向,使門自動(dòng)復(fù)位。

(3)電動(dòng)門①將門把手與電動(dòng)機(jī)相連,通電后電動(dòng)機(jī)代替人給門把手施加力,此時(shí)門打開。電動(dòng)機(jī)是利用通電導(dǎo)體在_________中受到力的作用來工作的,電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為___________。

彈性形變相反磁場(chǎng)機(jī)械能②指示燈的設(shè)計(jì)在一些特殊場(chǎng)所,需要指示出門的具體位置,便于人們觀察尋找。若指示燈正常工作的功率為2W,指示燈正常工作20h,消耗的電能是________kW·h。

③設(shè)計(jì)自動(dòng)感應(yīng)功能該小組進(jìn)一步優(yōu)化了電動(dòng)門的自動(dòng)控制部分。在電路中,安裝了光控開關(guān)。當(dāng)有人來到門前一定距離時(shí),光控開關(guān)會(huì)自動(dòng)閉合,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),門打開。當(dāng)人離開電動(dòng)門一定距離后,光