隨著超導(dǎo)材料性能不斷提高和完善，科學(xué)家們正在積極開(kāi)展高溫超導(dǎo)應(yīng)用技術(shù)的研究，其中誕生了一個(gè)重要領(lǐng)域的研究應(yīng)用——高溫超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)技術(shù)。作為革命性的技術(shù)創(chuàng)造，高溫超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)技術(shù)在我國(guó)已有相關(guān)研究最新進(jìn)展。
圖（甲）是磁懸浮實(shí)驗(yàn)車(chē)與軌道示意圖，圖（乙）是固定在車(chē)底部金屬框abcd（車(chē)廂與金屬框絕緣）與軌道上運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的示意圖。水平地面上有兩根很長(zhǎng)的平行直導(dǎo)軌PQ和MN，導(dǎo)軌間有豎直（垂直紙面）方向等間距的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₁和B₂，二者方向相反。車(chē)底部金屬框的ad邊寬度與磁場(chǎng)間隔相等，當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₁和B₂同時(shí)以恒定速度v₀沿導(dǎo)軌方向向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框會(huì)受到磁場(chǎng)力，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)車(chē)沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。設(shè)金屬框垂直導(dǎo)軌的ab邊長(zhǎng)L=0.20m、總電阻R=1.6Ω，實(shí)驗(yàn)車(chē)與線框的總質(zhì)量m=2.0kg,磁場(chǎng)B₁=B₂=1.0T，磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度v₀=10m/s,已知懸浮狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到恒定的阻力f=0.20N。

（1）設(shè)t=0時(shí)刻，實(shí)驗(yàn)車(chē)的速度為零，求金屬框的受到磁場(chǎng)力F的大小和方向；
（2）求實(shí)驗(yàn)車(chē)的最大速率v_m；
（3）實(shí)驗(yàn)車(chē)以最大速度做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，為維持實(shí)驗(yàn)車(chē)運(yùn)動(dòng)，求外界在單位時(shí)間內(nèi)需提供的總能量E。