13.空間存在著一寬度為d=0.4m的有界勻強磁場,磁感應強度B=0.5T,磁場方向垂直水平面向下(如圖所示為俯視圖).在光滑絕緣水平面內(nèi)有一邊長為L=0.4m的正方形金屬線框PQMN,質(zhì)量m=0.2kg,電阻R=0.1Ω,開始時平放在光滑絕緣水平面上“I”位置,現(xiàn)用一水平向右的恒力F=0.8N拉線框,使其向右穿過磁場區(qū)域,最后到達“II”位置(MN邊恰好出磁場),設線框在運動中始終報保持在水平面內(nèi),PQ邊剛進入磁場后線框恰好做勻速運動.試求:
(1)線框進入磁場時感應電流的大小和方向;
(2)線框進入磁場前運動的距離D;
(3)上述整個過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱.

分析 (1)根據(jù)右手定則可判斷電流方向,根據(jù)平衡條件可求得電流大。
(2)根據(jù)歐姆定律可求得電動勢,再根據(jù)E=BLv可求得速度,再對磁場外過程進行分析,根據(jù)動能定理即可求得運動的距離;
(3)對磁場中過程進行分析,根據(jù)功能關(guān)系可求得產(chǎn)生的熱量.

解答 解:(1)由右手定則可知,電流方向為QPNPQ;
因為線圈進入磁場后做勻速運動,由平衡條件可得:
F=BIL
解得:I=$\frac{F}{BL}$=$\frac{0.8}{0.5×0.4}$=4A;
(2)由歐姆定律可得:
I=$\frac{E}{R}$
導體切割產(chǎn)生的電動勢E=BLv
再由動能定理可得:
FD=$\frac{1}{2}$mv2
解得:D=0.5m
(3)線圈在磁場中做勻速運動,根據(jù)功能關(guān)系可知,Q=2Fd=2×0.8×0.4=0.64J;
答:(1)線框進入磁場時感應電流的大小為4A,方向為QPNPQ;
(2)線框進入磁場前運動的距離D為0.5m;
(3)上述整個過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為0.64J

點評 本題考查導體切割磁感線中的受力和能量關(guān)系的分析,要注意明確運動過程,注意正確受力分析,同時分析能量關(guān)系,即可選擇正確的規(guī)律求解.

練習冊系列答案
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(2)電場強度的大;
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