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如圖所示虛線框內為某種電磁緩沖車的結構示意圖,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

導讀假設緩沖車的最大速度為vm,當它與障礙物碰撞后,滑塊K同樣會立即停下,此時滑塊相對磁場的速度為vm。這意味著線圈中會產生新的感應電動勢E1=nBLvm,線圈中的電流I1由E1/R確定,即I1=nBLvm/R。根據安培力公式,線圈ab邊受到的磁場力F1=nBLI1。根據牛頓第三定律,緩沖車廂受到的反作用力F1′=F1。依題意,F1′不能超過Fm,由此可解得vm=FmR/n2B2L2。

在電磁緩沖車的結構示意圖中,可以看到底板上沿車軸線固定著兩個足夠長的平行絕緣線。通過右手定則可以判斷,當緩沖車以速度v0與障礙物碰撞時,滑塊K會立即停下,此時滑塊相對磁場的速度為v0。因此,線圈中會產生感應電動勢E0=nBLv0,而感應電流I0由E0/R確定,即I0=nBLv0/R。假設緩沖車的最大速度為vm,當它與障礙物碰撞后,滑塊K同樣會立即停下,此時滑塊相對磁場的速度為vm。這意味著線圈中會產生新的感應電動勢E1=nBLvm,線圈中的電流I1由E1/R確定,即I1=nBLvm/R。根據安培力公式,線圈ab邊受到的磁場力F1=nBLI1。根據牛頓第三定律,緩沖車廂受到的反作用力F1′=F1。依題意,F1′不能超過Fm,由此可解得vm=FmR/n2B2L2。假設K、C碰撞后共同運動的速度為v1,由動量守恒定律m2v=(m2+m3)v1。設緩沖車與物體C共同運動的速度為v2,由動量守恒定律(m1+m2)v=(m1+m2+m3)v2。線圈abcd產生的焦耳熱Q由能量守恒定律Q=1/2m1v2+1/2(m2+m3)v12-1/2(m1+m2+m3)v22計算得出,即Q=mv2/12。綜上所述,當緩沖車以速度v0與障礙物碰撞時,滑塊K的線圈中感應電流的方向是abcda(或逆時針),其大小為nBLv0/R;為使緩沖車廂所承受的最大磁場力不超過Fm,緩沖車的最大速度vm應為FmR/n2B2L2;當緩沖車以速度v勻速運動時,與靜止物體C碰撞后,線圈abcd產生的焦耳熱Q為mv2/12。

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