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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,在缓冲车的底板上沿车的轴线固定有两个足够长的平行绝缘

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在电磁缓冲车的结构示意图中,可以看到底板上沿车轴线固定着两个足够长的平行绝缘线。通过右手定则可以判断,当缓冲车以速度v0与障碍物碰撞时,滑块K会立即停下,此时滑块相对磁场的速度为v0。因此,线圈中会产生感应电动势E0=nBLv0,而感应电流I0由E0/R确定,即I0=nBLv0/R。

假设缓冲车的最大速度为vm,当它与障碍物碰撞后,滑块K同样会立即停下,此时滑块相对磁场的速度为vm。这意味着线圈中会产生新的感应电动势E1=nBLvm,线圈中的电流I1由E1/R确定,即I1=nBLvm/R。根据安培力公式,线圈ab边受到的磁场力F1=nBLI1。根据牛顿第三定律,缓冲车厢受到的反作用力F1′=F1。依题意,F1′不能超过Fm,由此可解得vm=FmR/n2B2L2。

假设K、C碰撞后共同运动的速度为v1,由动量守恒定律m2v=(m2+m3)v1。设缓冲车与物体C共同运动的速度为v2,由动量守恒定律(m1+m2)v=(m1+m2+m3)v2。线圈abcd产生的焦耳热Q由能量守恒定律Q=1/2m1v2+1/2(m2+m3)v12-1/2(m1+m2+m3)v22计算得出,即Q=mv2/12。

综上所述,当缓冲车以速度v0与障碍物碰撞时,滑块K的线圈中感应电流的方向是abcda(或逆时针),其大小为nBLv0/R;为使缓冲车厢所承受的最大磁场力不超过Fm,缓冲车的最大速度vm应为FmR/n2B2L2;当缓冲车以速度v匀速运动时,与静止物体C碰撞后,线圈abcd产生的焦耳热Q为mv2/12。

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