Question

【題目】如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強磁場，豎直方向磁場區域足夠長，磁感應強度B＝1T，每一條形磁場區域的寬度及相鄰條形磁場區域的間距均為d＝0.5m，現有一邊長l＝0.2m、質量m＝0.1kg、電阻R＝0.1Ω的正方形線框MNOP以v0＝7m/s的初速從左側磁場邊緣水平進入磁場，求：

（1）線框MN邊剛進入磁場時受到安培力的大小F；

（2）線框從開始進入磁場到豎直下落的過程中產生的焦耳熱Q；

（3）線框能穿過的完整條形磁場區域的個數n

Answer 1

【答案】（1）2.8N；（2）2.45J；（3）4.4。

【解析】

（1）線框MN邊剛開始進入磁場區域時

①

②

③

由①②③并代入數據得：N

（2）設線框水平速度減為零時，下落高落為H，此時速度為，由能量守恒可得：

④

根據自由落體規律有：

⑤

由④⑤得：J

（3）設線框水平切割速度為時有：

⑥

⑦

⑧

⑨

由⑥⑦⑧⑨得：

⑩

即：

可有：

（11)

（12）

由（11)（12)并代入數據得：（13）