题目内容
【题目】当下特斯拉旗下的美国太空探索技术公司（SpaceX）正在研发一种新技术，实现火箭回收利用，效削减太空飞行成本，其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师马斯克在返回火箭的底盘安装了4台电磁缓冲装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓火箭对地的冲击力。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，虚线框内为该电磁缓的结构示意图，其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的缓冲箭体．在缓冲装置的底板上，沿竖直方向固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN．缓冲装置的底部，安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B．导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab边长为L．假设缓冲车以速度v0与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后线圈与轨道的磁场作用力使火箭减速，从而实现缓冲，一切摩擦阻力不计，地球表面的重力加速度为g。
（1）求滑块K的线圈中最大感应电动势的大小；
（2）若缓冲车厢向前移动距离H后速度为零，则此过程中每个缓冲线圈中通过的电量和产生的焦耳热各是多少？
【答案】（1）nBLv0（2）n
；
mv02
【解析】
（1）缓冲车以速度v0与障碍物碰撞后，滑块K立即停下，滑块相对磁场的速度大小为v0，线圈中产生的感应电动势最大，则有Em=nBLv0．
（2）由法拉第电磁感应定律得：
，其中△Φ=BL2．
由欧姆定律得：
又
代入整理得：此过程线圈abcd中通过的电量为：q=n．
由功能关系得：线圈产生的焦耳热为：Q=mv02
【题目】硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图10甲所示电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电压表V1量程选用3 V，内阻为6.0 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻约为 30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计．
①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路________．
②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2.
(ⅰ)某次测量时，电压表V1示数如图丙，
则U1＝______ V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为________ mA(保留两位小数)．
(ⅱ)该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“－”表示反向)，并在坐标纸上建立IxUx坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点．请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix－Ux图线______.
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
U1/V | 0.00 | 0.00 | 0.06 | 0.12 | 0.24 | 0.42 | 0.72 | 1.14 | 1.74 |
U2/V | 0.0 | 1.0 | 2.1 | 3.1 | 4.2 | 5.4 | 6.7 | 8.1 | 9.7 |
Ux/V | 0.0 | －1.0 | －2.0 | －3.0 | －4.0 | －5.0 | －6.0 | －7.0 | －8.0 |
Ix/mA | 0.00 | 0.00 | －0.01 | －0.02 | －0.04 | －0.07 | －0.12 | －0.19 | －0.29 |
(ⅲ)由IxUx图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成_______________ (填“线性”或“非线性”)关系．
