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;
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(19分)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”框型缓冲车厢:在车厢的底板上固定着两个水平绝缘导轨PQ、MN,车厢的底板上还固定着电磁铁,能产生垂直于导轨平面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。 假设不计一切摩擦力,求:
(1)滑块K的线圈中感应电动势的最大值
(2)若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零
(导轨未碰到障碍物),则此过程线圈abcd中产生的焦耳热
(3)若缓冲车以某一速度(未知)与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,缓冲车厢所受的最大水平磁场力为Fm。缓冲车在滑块K停下后,其速度随位移的变化规律满足: 。要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物C碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大?
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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的缓冲车厢。在缓冲车厢的底板上,平行车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN。缓冲车的底部还装有电磁铁(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。假设缓冲车以速度与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,此后线圈与轨道间的磁场作用力使缓冲车厢减速运动,从而实现缓冲,一切摩擦阻力不计。求:
(1)缓冲车缓冲过程最大加速度的大小;
(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q和产生的焦耳热Q;
(3)若缓冲车以某一速度(未知)与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,缓冲车厢所受的最大水平磁场力为。缓冲车在滑块K停下后,其速度v随位移x的变化规律满足:。要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物C碰撞前,导轨右端QN与滑块K的cd边的距离至少多大。
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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”框型缓冲车厢。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的线圈中最大感应电动势Em的大小;
(2)若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零(导轨未碰到障碍物),则此过程线圈abcd中通过的电荷量q和产生的焦耳热Q各是多少?
(3)若缓冲车以某一速度v0'(未知)与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,缓冲车厢所受的最大水平磁场力为Fm。缓冲车在滑块K停下后,其速度v随位移x的变化规律满足:
v= v0'- x 。要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物C碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大?
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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;
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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;
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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的缓冲车厢。在缓冲车的底板上,沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN。缓冲车的底部,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与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动,从而实现缓冲,一切摩擦阻力不计。
(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多少?
(3)若缓冲车以某一速度(未知)与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,缓冲车厢所受的最大水平磁场力为Fm。缓冲车在滑块K停下后,其速度v随位移x的变化规律满足: 。要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物C碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大?
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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的缓冲车厢。在缓冲车的底板上,沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN。缓冲车的底部,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与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动,从而实现缓冲,一切摩擦阻力不计。
(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多少?
(3)若缓冲车以某一速度(未知)与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,缓冲车厢所受的最大水平磁场力为Fm。缓冲车在滑块K停下后,其速度v随位移x的变化规律满足: 。要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物C碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大?
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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的缓冲车.在缓冲车的底板上,沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN.缓冲车的底部,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与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,而缓冲车厢继续向前移动距离L后速度为零。已知缓冲车厢与障碍物和线圈的ab边均没有接触,不计一切摩擦阻力。在这个缓冲过程中,下列说法正确的是( )
A. 线圈中的感应电流沿逆时针方向(俯视),最大感应电流为
B. 线圈对电磁铁的作用力使缓冲车厢减速运动,从而实现缓冲
C. 此过程中,线圈abcd产生的焦耳热为
D. 此过程中,通过线圈中导线横截面的电荷量为
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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PQ、MN,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n,ab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)接(2)求此过程线圈abcd中产生的焦耳热。
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(20分)
一种电磁缓冲装置,能够产生连续变化的电磁斥力,有效缓冲车辆间的速度差,避免车辆间发生碰撞和追尾事故。下图虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图,在缓冲车的底部还安装有电磁铁(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,在缓冲车的PQ、MN导轨内有一个由高强度材料制成的缓冲滑块K,滑块K可以在导轨上无摩擦地滑动。在滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,匝数为n,ab的连线长为L,缓冲车在光滑水平面上运动。
(1)如果缓冲车以速度v0与障碍物碰撞后滑块K立即停下,求缓冲车厢速度减半时滑块K上线圈内的感应电流大小和方向;
(2)如果缓冲车以速度v0与障碍物碰撞后滑块K立即停下,求缓冲车厢从碰撞到停下过程中通过的位移(设缓冲车厢与滑块K始终不相撞);
(3)设缓冲车厢质量为m1 ,滑块K质量为m2 ,如果缓冲车以速度v匀速运动时.在它前进的方向上有一个质量为m3的静止物体C,滑块K与物体C相撞后粘在一起。碰撞时间极短。设m1 = m2 = m3 = m, cd边进入磁场之前,缓冲车(包括滑块K)与物体C达到相同的速度,求相互作用的整个过程中线圈abcd产生的焦耳热。(物体C与水平面间摩擦不计)
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