新能源汽车电磁减震装置
以新能源汽车电磁减震装置为情境，综合考查电磁感应、安培力与含阻力的运动。
📝 题干
随着智能时代的发展，新能源汽车工业向技术创新迈进。如图甲所示，新能源汽车公司为测试新研发的汽车电磁减震装置，永磁三相电源（电机）可通过励磁线圈组产生磁场。
当车轮路过一个凸面时，励磁线圈产生垂直纸面的等大反向匀强磁场，磁场以 $v_0 = 20\,\mathrm{m/s}$ 的速度匀速向下迁移并经过线圈 MNQP，通过传动杆拉动车底盘使之保持原来高度，达到减震效果。
已知 $B_1 = B_2 = 1\,\mathrm{T}$，线圈宽度和磁场宽度均为 $a = 0.4\,\mathrm{m}$，长度均为 $b = 0.6\,\mathrm{m}$，线圈匝数 $n = 10$，电阻 $R = 20\,\Omega$。请回答：
（1）若车轮经过凹面，说明减震原理并求线圈 MNQP 的安培力。
（2）切断线圈与传动杆的连接，线圈质量 $m = 3\,\mathrm{kg}$，阻力 $f = kv$，$k = 12$。求速度为 $v_1 = 6\,\mathrm{m/s}$ 时的加速度，以及达到最大速度后消耗的功率。
🎨 配图
新能源汽车电磁减震装置示意图
💡 答案解析
车轮通过凹路面时，励磁线圈产生的磁场匀速向上迁移经过线圈，使线圈产生向上的安培力，通过传动杆使车辆底盘升高并保持原高度。
安培力大小：$F = 144\,\mathrm{N}$，方向向上。
线圈加速过程中，速度为 $6\,\mathrm{m/s}$ 时：
$a = 9.6\,\mathrm{m/s^2}$
达到最大速度时：
$v_m = 7.5\,\mathrm{m/s}$，克服阻力的功率 $P_1 = 675\,\mathrm{W}$，电功率 $P_2 = 1125\,\mathrm{W}$。
总功率：$P = 1800\,\mathrm{W}$
