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示意图，其主要部件为缓冲滑块 K和质量为m的“U”形框缓冲车厢。在车厢的底板上固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN，缓冲车的底部固定有电磁铁(图中未画出)，能产生垂直于导轨平面向下并随车厢一起运动的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，设导轨右端QN是磁场的右边界。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与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下(碰前车厢与滑块相对静止)，此后线圈与轨道磁场的作用使车厢减速运动，从而实现缓冲。 不计一切摩擦阻力。
（1）求滑块K的线圈中感应电流方向（从俯视图看，写“顺时针”，“逆时针”）及最大感应电流的大小。
（3）若缓冲车与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下，为使缓冲车厢所受的最大水平磁场力不超过Fm，求缓冲车匀速运动时的最大速度vmax；
（3）在若缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下，求此后缓冲车的速度v随位移x的变化规律及缓冲车在滑块K停下后的最大位移（设此过程中缓冲车未与障碍物相碰；
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】（1）由右手定则判断出感应电流的方向是逆时针方向；
缓冲车以速度v0与障碍物C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，由法拉第电磁感应定律得
①
由闭合电路欧姆定律得： 
②
解得感应电流最大值为： 
（2）缓冲车与障碍物碰撞后，滑块相对于磁场的速度大小为
，
线圈中产生的感应电动势为： 
③
线圈中的电流为
④
线圈ab边受到的安培力
⑤
根据牛顿第三定律，缓冲车厢受到的磁场力
⑥
根据题意得
⑦
联立③④⑤⑥⑦得： 
（3）由第（2）③④⑤⑥可知，当小车速度为v时，
小车所受安培力为： 
⑧
以小车为对象利用动量定理得： 
⑨
由⑧⑨解得： 
⑩
令⑩中v=0，可解得小车最大位移为： 
【题目】某研究性学习小组在测量某电池电动势和内阻时，由于使用的是新电池，电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．实验器材除电池、开关和导线外，还有：电流表(量程0.6A、3A)，电压表(量程3 V、15V)，定值电阻(阻值R0=1W)，滑动变阻器(阻值范围0～10W、额定电流2A)．
(1)该研究小组按照电路图正确连接好电路后进行实验，实验中移动滑动变阻器时，发现电流表示数变化明显，而电压表的示数变化不明显，引起该现象的主要原因是____________．
（2）该研究小组经过讨论，对电路进行了重新设计，根据设计好的电路图（如图甲）连接实际电路（如图乙），其中有两根导线未连接，请你帮助他连接好________________．
(3)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：
U (V) | 1. 40 | 1. 30 | 1. 20 | 1. 10 | 1. 00 |
I (A) | 0.07 | 0. 15 | 0. 24 | 0. 32 | 0. 41 |
请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出U－I 图线，____，并根据图线求得：电池电动势E =_______V；内阻r=________Ω．
(4)实验时该研究小组进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从减小实验误差考虑，这样的操作不妥，其原因是__________（选择“A”或“B”）
A．通电时间较长引起电表损坏
B．通电时间较长导致电源发热，影响测量结果
