Question

（10分）如圖所示，在高度差h=0.5 m的平行虛線范圍內(nèi)，有磁感強度B=0.5 T、方向垂直于豎直平面向里的勻強磁場，正方形線框abcd的質(zhì)量m=0.1 kg、邊長L=0.5 m、電阻R=0.5，線框平面與豎直平面平行，靜止在位置“I”時，cd邊跟磁場下邊緣有一段距離�，F(xiàn)用一豎直向上的恒力F=4.0 N向上提線框，該框由位置“I”無初速度開始向上運動，穿過磁場區(qū)，最后到達位置“II”（ab邊恰好出磁場），線框平面在運動中保持與磁場方向垂直，且cd邊保持水平。設cd邊剛進入磁場時，線框恰好開始做勻速運動。g取10 ，求：

（1）線框進入磁場前距磁場下邊界的距離H；

（2）線框由位置“I”到位置“II”的過程中，恒力F做的功是多少？線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量又是多少？

Answer 1

（1）（2）

【解析】

試題分析：（1）在恒力作用下，線圈開始向上做勻加速直線運動，設線圈的加速度為，據(jù)牛頓第二定律有：

解得（1分）

從線圈進入磁場開始做勻速運動，速度為，則：

邊產(chǎn)生的感應電動勢為（1分）

線框中產(chǎn)生的感應電流為（1分）

線框所受的安培力為（1分）

因線框做勻速運動，則有（1分）

聯(lián)立上述幾式，可解得m/s（1分）

由解得m（1分）

（2）恒力F做的功J（1分）

從邊進入磁場到邊離開磁場的過程中，拉力所做的功等于線框增加的重力勢能和產(chǎn)生的熱量Q，即

（1分）

解得：（1分）

或

考點：功能關系，動能定理