题目内容

【题目】如图所示,虚线框内为某种电磁缓冲车的结构俯视图,缓冲车厢的底部安装电磁铁(图中未画出),能产生竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,车厢上有两个光滑水平绝缘导轨PQMN,将高强度绝缘材料制成的缓冲滑块K置于导轨上,并可在导轨上无摩擦滑动。滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,匝数为nab边长为l,假设关闭发动机后,缓冲车厢与滑块K以速度与障碍物C碰撞.滑块K立即停下,此后缓冲车将会受到线圈对它的磁场力而做减速运动,从而实现缓冲,缓冲车厢质量为m,缓冲滑块的质量为,车厢与地面间的动摩擦因数为μ,其他摩擦阻力不计,求:

(1)缓冲滑块K的线圈中感应电流的方向和最大安培力的大小;

(2)若缓冲车厢向前移动时间t后速度减为零,缓冲车厢与障碍物和线圈的ab边均没有接触,求此过程线圈abcd中通过的电量;

(3)(2)求此过程线圈abcd中产生的焦耳热。

【答案】(1)电流的方向是abcda (或逆时针) (2) (3)

【解析】1)由右手定则判断出感应电流的方向是abcda (或逆时针)

缓冲车以速度比碰撞障碍物后滑块K静止,滑块相对磁场的速度大小为

线圈中产生的感应电动势

线圈中感应电流

最大的安培力为

2)根据动量定理:

联立解得

3)缓冲车的位移

产生的焦耳热

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