科目:高中物理 來源: 題型:
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圖16虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車的結(jié)構(gòu)示意圖,在緩沖車的底板上沿車的軸線固定有兩個足夠長的平行絕緣光滑導(dǎo)軌PQ、MN,在緩沖車的底部還安裝有電磁鐵(圖中未畫出),能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度為B。在緩沖車的PQ、MN導(dǎo)軌內(nèi)有一個由高強度材料制成的緩沖滑塊K,滑塊K可以在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動,在滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd,線圈的總電阻為R,匝數(shù)為n,ab的邊長為L。緩沖車的質(zhì)量為m1(不含滑塊K的質(zhì)量),滑塊K的質(zhì)量為m2。為保證安全,要求緩沖車廂能夠承受的最大水平力(磁場力)為Fm,設(shè)緩沖車在光滑的水平面上運動。
(1)如果緩沖車以速度v0與障礙物碰撞后滑塊K立即停下,請判斷滑塊K的線圈中感應(yīng)電流的方向,并計算感應(yīng)電流的大;
(2)如果緩沖車與障礙物碰撞后滑塊K立即停下,為使緩沖車廂所承受的最大磁場力不超過Fm,求緩沖車運動的最大速度;
(3)如果緩沖車以速度v勻速運動時,在它前進的方向上有一個質(zhì)量為m3的靜止物體C,滑塊K與物體C相撞后粘在一起,碰撞時間極短。設(shè)m1=m2=m3=m,在cd邊進入磁場之前,緩沖車(包括滑塊K)與物體C已達到相同的速度,求相互作用的整個過程中線圈abcd產(chǎn)生的焦耳熱。
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