Question

【題目】如圖，光滑絕緣的水平面上一個(gè)倒放的“曰”字型導(dǎo)線框，四周為正方形，每邊長(zhǎng)度為，中間的導(dǎo)線距離右側(cè)邊的距離為。上下橫邊不計(jì)電阻，每條豎直邊、、的電阻都是。虛線右側(cè)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁場(chǎng)邊界與導(dǎo)線框的豎邊平行。現(xiàn)在讓導(dǎo)線框以速度勻速垂直進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。忽略一切阻力。試分析

（1）導(dǎo)線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)過程中所需外力的情況，并計(jì)算所需外力的大小和方向；

（2）線框勻速進(jìn)入過程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q

（3）分析、計(jì)算線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)過程中ef邊消耗的電功率多大。

Answer 1

【答案】⑴，方向向右⑵⑶

【解析】⑴邊切割磁感線時(shí): , …①

電路總電阻為 ②

邊受到安培力大�。� …③，方向向左

勻速運(yùn)動(dòng)，外力與安培力等大反向： ，方向向右……④

、兩個(gè)邊都進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，并聯(lián)的電動(dòng)勢(shì)仍為E，電源內(nèi)阻變?yōu)?/span>，外電阻變?yōu)?/span>R⑤

根據(jù)①②式導(dǎo)線框中的總電流強(qiáng)度不變。、兩邊中電流強(qiáng)度分別為： ……⑥

、邊受到安培力大小相等，總值： ……⑦，方向向左

根據(jù)④式可知， ，方向向右……⑧

⑵線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中，外力克服安培力做的功大小等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱：

……⑨

⑶只有邊進(jìn)入時(shí)，根據(jù)①②式， 邊中電流強(qiáng)度： /span> …⑩

邊消耗電功率： =

、兩個(gè)邊都進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)①②式， 邊中電流強(qiáng)度為

邊消耗電功率： =