Question

【題目】如圖所示，在高度差為h的平行虛線區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正方形線框abcd的質(zhì)量為m，邊長(zhǎng)為L（L=h），電阻為R，線框平面與豎直平面平行，靜止于位置“ I ”時(shí)，cd與磁場(chǎng)下邊緣距離為H�，F(xiàn)用一豎直向上的大小為F的恒力提線框，線框由位置“I”無(wú)初速度向上運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域最后到達(dá)位置“II”（ab邊恰好出磁場(chǎng)〕，線框平面在運(yùn)動(dòng)中保持在豎直平面內(nèi)，且ab邊保持水平。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框恰好開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)�？諝庾枇Σ挥�(jì)，重力加速度為g。求：

（1）cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，cd邊中電流大小和方向；

（2）線框進(jìn)入磁場(chǎng)前距磁場(chǎng)下邊界的距離H；

（3）線框由位置“ I ”到位置“II”的過(guò)程中，恒力F做的功和線框產(chǎn)生的熱量。

Answer 1

【答案】（1），方向?yàn)?/span>（2）（3）Q＝(F－mg)(L＋h)

【解析】（1）線框進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度為，有：

線框在磁場(chǎng)中所受合力為零：

線框cd邊所受安培力，解得，方向?yàn)?/span>

（2）線框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)式

線框中感應(yīng)電流，解得 ，線框從靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式

解得：

(3)線框由位置“Ⅰ”到位置“Ⅱ”的過(guò)程中，恒力F做的功為。

只有線框在穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中才會(huì)產(chǎn)生熱量，因此從cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)到ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中有，所以。