小红在查阅资料时看到了“嫦娥五号”的月球着落装置设计,她也利用所学知识设计了一个地球着落回收的电磁缓冲装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓返回舱和地面间的冲击力。如图甲所示,在返回舱的底盘安装有均匀对称的
台电磁缓冲装置,电磁缓冲结构示意图如图乙所示。在缓冲装置的底板上,沿竖直方向固定着两个光滑绝缘导轨
、
。导轨内侧,安装电磁铁
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
。导轨内的缓冲滑块
由高强度绝缘材料制成,滑块
上绕有闭合矩形线圈
, 线圈的总电阻为
, 匝数为
,
边长为
。假设整个返回舱以速度
与地面碰撞后,滑块
立即停下,此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速,从而实现缓冲。返回舱质量为
, 地球表面的重力加速度为
, 一切摩擦阻力不计,缓冲装置质量忽略不计。