Question

20．如圖所示，虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為緩沖滑塊K和質(zhì)量為m的緩沖車廂．在緩沖車廂的底板上，沿車的軸線固定著兩個(gè)光滑水平絕緣導(dǎo)軌PQ、MN，緩沖車廂的底部安裝電磁鐵（未畫出，其中m含電磁鐵的質(zhì)量＞，能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R、匣數(shù)為n，ab邊長為L，假設(shè)緩沖車廂以速度v₀與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，而緩沖車廂繼續(xù)向前移動(dòng)距離L后速度為零，已知緩沖車廂與障礙物、緩沖車廂與線圈的ab邊均沒有接觸，不計(jì)一切摩擦阻力，在這個(gè)緩沖過程中，下列說法正確的是（　　）

• A． 線圈中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向（俯視〕，且最大感應(yīng)電流為$\frac{nBL{v}_{0}}{R}$
• B． 緩沖滑塊K受到的磁場作用力使緩沖車廂減速運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)緩沖
• C． 此過程中，通過線圈abcd的電荷量為$\frac{nB{L}^{2}}{R}$
• D． 此過程中，線圈abcd產(chǎn)生的焦耳熱為$\frac{m{v}_{0}^{2}}{2}$

Answer 1

分析 根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，由法拉第定律和歐姆定律結(jié)合求解最大感應(yīng)電流．由q=n$\frac{△Φ}{R}$求解通過線圈abcd的電荷量．根據(jù)能量守恒求解線圈abcd產(chǎn)生的焦耳熱．

解答 解：A、緩沖車以速度v₀與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，穿過線圈abcd的磁通量增大，由楞次定律知線圈中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向．滑塊相對磁場的最大速度大小為v₀，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為 E_m=nBLv₀．感應(yīng)電流最大為 I_m=$\frac{nBL{v}_{0}}{R}$，故A錯(cuò)誤．
B、根據(jù)左手定則可知，磁場對線圈abcd有向右的安培力作用，則線圈abcd對磁場，即對緩沖車廂向左安培力，使緩沖車廂減速運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)緩沖．故B錯(cuò)誤．
C、此過程線圈abcd中通過的電量：q=n$\frac{△Φ}{R}$=n$\frac{B{L}^{2}}{R}$，故C正確．
D、由功能關(guān)系得線圈產(chǎn)生的焦耳熱為：Q=$\frac{1}{2}$mv₀²．故D正確．
故選：CD

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生分析和理解科技成果的能力，運(yùn)用電磁感應(yīng)、電路及力學(xué)的基本規(guī)律進(jìn)行分析和解答．注意線圈的匝數(shù)不能遺漏．對于感應(yīng)電荷量經(jīng)驗(yàn)公式q=n$\frac{△Φ}{R}$，要在理解的基礎(chǔ)上記牢經(jīng)常用到．