如图所示,质量为m,边长为L的正方形线框,在有界匀强磁场上方h高处由静止*下落,线框的总电阻为R,磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L.线框下落过程中,ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向.已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动.求:(1)cd边刚进入磁场时线框的速度;(2)线框穿过磁场的过程中,产生的焦耳热.
问题描述:
如图所示,质量为m,边长为L的正方形线框,在有界匀强磁场上方h高处由静止*下落,线框的总电阻为R,磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L.线框下落过程中,ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向.已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动.求:
(1)cd边刚进入磁场时线框的速度;
(2)线框穿过磁场的过程中,产生的焦耳热.
答
(1)设cd边刚进入磁场时线框的速度大小为v1,ab边刚穿出磁场时速度大小为v2.ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动,则有 mg=BIL=B2L2v2R,得v2=mgRB2L2cd边进入磁场后到ab边刚穿出磁场过程,线框的磁通量不...
答案解析:(1)由题,ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动,安培力与重力平衡,由平衡条件和安培力公式F=
可求出此时线框的速度,cd边进入磁场后到ab边刚穿出磁场过程,线框的磁通量不变,没有感应电流产生,不受安培力而匀加速运动,由运动学公式求出cd边刚进入磁场时线框的速度;
B2L2v R
(2)从线框开始下落到整个线框全部穿出磁场的过程,线框的重力势能减小转化为线框的动能和电路的内能,由能量守恒定律求解焦耳热.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.
知识点:本题首先要正确分析线框的运动情况,会推导安培力的表达式,把握能量是如何转化的.