(2014•闵行区一模)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的缓
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解题思路:(1)缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后,滑块相对磁场的速度大小为v0,此时线框中产生的感应电动势最大,由公式Em=nBLv0求出最大感应电热势.

(2)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式结合求电量.缓冲车厢向前移动距离L后速度为零,缓冲车厢的动能全部转化为内能,根据能量守恒求线圈中产生的热量;

(3)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式得到缓冲车厢所受的最大水平磁场力Fm

v

0

的关系式,根据题意,

v=

v

0

n

2

B

2

L

2

mR

x

,当v=0时,求出x.

(1)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,则有Em=nBLv0

(2)由法拉第电磁感应定律得

E=n[△Φ/△t],其中△Φ=BL2

由欧姆定律得

.

I=[E/R]

.

I=[q/t]

代入整理得:此过程线圈abcd中通过的电量q=n

BL2

R.

由功能关系得:线圈产生的焦耳热为Q=[1/2m

v20]

(3)若缓冲车以某一速度

v′0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

v′0,线圈中产生的感应电动势 E=nBL

v′0,

线圈中感应电流为 I=[E/R]

线圈ab边受到的安培力F=nBIL

依题意有F=Fm.解得,

v′0=

FmR

n2B2L2

由题意知,v=

v′0−

n2B2L2

mRx,

当v=0时,解得x=

FmmR2

n4B4L4

答:

(1)滑块K的线圈中最大感应电动势的大小是nBLv0

(2)若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零,则此过程线圈abcd中通过的电量和产生的焦耳热各是n

BL2

R和[1/2m

v20].

(3)缓冲车与障碍物C碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少为

点评:

本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;安培力.

考点点评: 本题考查学生分析和理解科技成果的能力,运用电磁感应、电路及力学的基本规律进行分析.