Question

（10分）电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=l, ad=h,质量为m，自某一高度自由落体,通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h ，如图，若线框恰好以恒定速度通过磁场，则线框内产生的焦耳热为多少？(不考虑空气阻力)

Answer 1

解析：

解法一： 由能量守恒定律，线框通过磁场时，重力势能减少，产生感应电流，重力势能转化为电能，电流使电路产生焦耳热，电能又转化为内能， 所以有

Q＝2mgh

解法二：对线框穿过磁场的过程应用动能定理，此过程中重力做正功，安培力做负功，动能变化量为零，有

mg2h－W_安＝0， W_安＝mg2h

重力做正功，重力势能减少，安培力做负功，线框的感应电能增加，所以线框的焦耳热增加，即Q= W_安=mg2h

领悟：①用能量守恒的观点思考，理清能量转化和转移的方向，结果自然显现出来！②克服安培力做功，感应电能增加，电能又向内能转化，故线框的焦耳热增加。