Question

【題目】如圖所示，邊長為L，電阻不計(jì)的單匝正方形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，連接的小燈泡的額定功率為P，線框及小燈泡的總質(zhì)量為m，在線框的下方有寬度一定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直線框平面向外，其上、下邊界與線框底邊均水平。線框從圖示位置開始靜止下落，穿越磁場(chǎng)的過程中，小燈泡始終正常發(fā)光。忽略燈泡大小對(duì)電路的影響，求：

（1）線框下邊界剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向；

（2）線框穿越磁場(chǎng)的時(shí)間；

（3）線框穿越磁場(chǎng)的過程中，燈泡產(chǎn)生的焦耳熱。

Answer 1

【答案】（1）a-b-c-d-a； （2） ；（3）

【解析】

（1）線框下邊界剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由右手定則可知電流方向a-b-c-d-a .

（2）因小燈泡始終正常發(fā)光，所以線框是勻速通過磁場(chǎng)，安培力等于線框重力，說明通過磁場(chǎng)過程中只由一條邊切割磁感線，cd邊到達(dá)下邊界時(shí)，ab恰好進(jìn)入磁場(chǎng)，故磁場(chǎng)寬度為L；所以有：

由聯(lián)立解得

（3）因?yàn)榫�框勻速穿過，故線框下落過程中燈泡產(chǎn)生的熱量等于重力做的功，由能量守恒得：

答：（1）線框下邊界剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向a-b-c-d-a；

（2）線框穿越磁場(chǎng)的時(shí)間；

（3）線框穿越磁場(chǎng)的過程中，燈泡產(chǎn)生的焦耳熱.