Question

如圖1所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，其質(zhì)量為m，電阻為R。在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域，PQ和P'Q'是該勻強(qiáng)磁場區(qū)域的水平邊界，并與線框的bc邊平行，磁場方向與線框平面垂直�，F(xiàn)金屬線框由距PQ某一高度處從靜止開始下落，經(jīng)時間t₀后剛好到達(dá)PQ邊緣，速度為v₀，假設(shè)線框所受的空氣阻力恒定。圖2是金屬線框由靜止開始下落到完全穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域過程中的速度-時間圖象。試求：
（1）金屬線框的邊長；
（2）金屬線框由靜止開始下落到完全穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域的總位移；
（3）金屬線框在進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域過程中流過其橫截面的電荷量；
（4）金屬線框在整個下落過程中所產(chǎn)生的焦耳熱。

Answer 1

解：（1）
（2）由v-t圖像得：線框進(jìn)入磁場前：  
線框進(jìn)入磁場過程： 
線框在磁場內(nèi)勻加速運(yùn)動：
線框穿出磁場和進(jìn)入磁場位移相等：
所以：
（3）線框剛進(jìn)入磁場時作勻速運(yùn)動：
； 
線框進(jìn)入磁場前作勻加速運(yùn)動：
所以： 

（4）全過程用動能定理：