Question

如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B＝1T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d＝0.5 m，现有一边长L＝ 0.2m、质量m＝0.1kg、电阻R＝0.1Ω的正方形线框MNOP以＝7m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求：

（1）线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F；

（2）线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q；

（3）线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。

 

Answer 1

（1）2.8N；（2）2.45J；（3）4

【解析】

试题分析：（1）线框MN边刚开始进入磁场区域时

①

②

③

由①②③并代入数据得：

（2）设线框水平速度减为零时，下落高落为H，此时速度为

由能量守恒可得： ④

根据自由落体规律有： ⑤

由④⑤得：

（3）设线框水平切割速度为时有：

⑥

⑦

⑧

⑨

由⑥⑦⑧⑨得： ⑩

即：

可有： （11)

（12）

由（11)（12)并代入数据得： （13）

所以可穿过4个完整条形磁场区域

考点：法拉第电磁感应定律；牛顿第二定律；能量守恒定律。