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    11．一种电磁缓冲装置，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．如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）

    分析 （1）根据右手定则可判定感应电流方向；由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律相结合，即可求解；
    （2）对缓冲车厢由动量定理列式，对线圈由闭合电路欧姆定律，再结合电量公式求解；
    （3）先判定动量是否守恒，再根据动量守恒定律与能量守恒定律相结合从而解出结果

    解答 解：（1）由右手定则判断出感应电流的方向是abcda（或逆时针）
    缓冲车以速度$\frac{1}{2}$v0碰撞障碍物后滑块K静止，滑块相对磁场的速度大小为$\frac{1}{2}$v0
    线圈中产生的感应电动势E0=$\frac{1}{2}$nBLv0
    线圈中感应电流${I}_{0}=\frac{{E}_{0}}{R}$
    解得：I0=$\frac{nBL{v}_{0}}{2R}$
    （2）设此过程缓冲车通过的位移为d，经过时间为t，线圈通过的平均电流为I，平均电动势为E．
    对缓冲车厢由动量定理得：
    -nBILt=-m1v0
    对线圈由闭合电路欧姆定律得：$I=\frac{E}{R}$
    q=It=$n\frac{△∅}{△tR}•△t=\frac{nBLd}{R}$
    解得：d=$\frac{{m}_{1}{v}_{0}R}{{n}^{2}{B}^{2}{L}^{2}}$
    （3）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
    设线圈abcd产生的焦耳热为Q，依据能量守恒
    $Q=\frac{1}{2}{m}_{1}{v}^{2}+\frac{1}{2}（{m}_{2}+{m}_{3}）{{v}_{1}}^{2}-\frac{1}{2}（{m}_{1}+{m}_{2}+{m}_{3}）{{v}_{2}}^{2}$
    解得：$Q=\frac{m{v}^{2}}{12}$
    答：（1）如果缓冲车以速度v0与障碍物碰撞后滑块K立即停下，缓冲车厢速度减半时滑块K上线圈内的感应电流大小为$\frac{nBL{v}_{0}}{2R}$，方向是abcda；
    （2）缓冲车厢从碰撞到停下过程中通过的位移为$\frac{{m}_{1}{v}_{0}R}{{n}^{2}{B}^{2}{L}^{2}}$；
    （3）相互作用的整个过程中线圈abcd产生的焦耳热为$\frac{m{v}^{2}}{12}$．

    点评 本题要学生理解右手定则、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、动量守恒定律与能量守恒定律．注意的是动量守恒定律要做出判定是否守恒．

    练习册系列答案
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    B．电流表A：量程0～2mA，内阻约10Ω；
    C．电压表V：量程0～15V，内阻约15kΩ；
    D．滑动变阻器R：最大阻值10kΩ；
    F．开关、导线等
    该小组已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．
    ④握住乳胶管的两端把它均匀拉长，多次实验测得盐水柱长度L、电阻R的数据如表：
    实验次数 12 3 4 5 6 7 
     长度L（cm） 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0
     电阻R（KΩ） 1.3 2.1 3.04.15.36.7 8.4
    为了研究盐水柱的电阻R与长度L的关系，该小组用纵坐标表示电阻R，作出了如图3所示的图线，你认为横坐标表示的物理量是L2（用所给符号表示）

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