Question

如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強(qiáng)磁場，豎直方向磁場區(qū)域足夠長，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，每一條形磁場區(qū)域的寬度及相鄰條形磁場區(qū)域的間距均為d＝0.5 m，現(xiàn)有一邊長L＝ 0.2m、質(zhì)量m＝0.1kg、電阻R＝0.1Ω的正方形線框MNOP以＝7m/s的初速從左側(cè)磁場邊緣水平進(jìn)入磁場，求：

（1）線框MN邊剛進(jìn)入磁場時受到安培力的大小F；

（2）線框從開始進(jìn)入磁場到豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q；

（3）線框能穿過的完整條形磁場區(qū)域的個數(shù)n。

 

Answer 1

（1）2.8N；（2）2.45J；（3）4

【解析】

試題分析：（1）線框MN邊剛開始進(jìn)入磁場區(qū)域時

①

②

③

由①②③并代入數(shù)據(jù)得：

（2）設(shè)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(jù)自由落體規(guī)律有： ⑤

由④⑤得：

（3）設(shè)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(shù)據(jù)得： （13）

所以可穿過4個完整條形磁場區(qū)域

考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；牛頓第二定律；能量守恒定律。