15.
(2024高三下·中山模拟)
汽车的减震器可以有效抑制车辆振动。某同学设计了一个利用电磁阻尼的减震器,在振子速度较大时用安培力减震,速度较小时用弹簧减震,其简化的原理如图所示。匀强磁场宽度为
, 磁感应强度
, 方向垂直于水平面。一轻弹簧处于水平原长状态垂直于磁场边界放置,右端固定,左端恰与磁场右边界平齐,劲度系数为
。一宽为
, 足够长的单匝矩形硬金属线框
固定在一小车上
图中未画出小车
, 右端与小车右端平齐,二者的总质量为
, 线框电阻为
。使小车带着线框以
的速度沿光滑水平面,垂直磁场边界正对弹簧向右运动,
边向右穿过磁场区域后小车开始压缩弹簧,弹簧始终在弹性限度内。