Question

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＝1 T，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＝0.5 m，現有一邊長l＝0.2 m、質量m＝0.1 kg、電阻R＝0.1 Ω的正方形線框MNOP以v₀＝7 m/s的初速從左側磁場邊緣水平進入磁場，求：

線框MN邊剛進入磁場時受到安培力的大小F；

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；

線框能穿過的完整條形磁場區域的個數n

 

 

Answer 1

【小題1】

【小題2】2.45J

【小題3】4.4

解析:

【小題1】線框MN邊剛進入磁場時有：

             

【小題2】⑵設線框豎直下落H時，速度為v_H

     由能量守恒得：

     自由落體規律：

      解得：

【小題3】只有在線框進入和穿出條形磁場區域時，才產生感應電動勢，線框部分進入磁場區域x時有：

      在t→Δt時間內，由動量定理：－FΔt＝mΔv

       求和：

        解得：

        穿過條形磁場區域的個數為：

        可穿過4個完整條形磁場區域