Question

（15分）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=0.5m，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v₀=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）若线框能穿过的条形磁场区域为n个，且n＞3，请用文字简答线框通过2d的水平距离过程中其水平方向上做什么运动。

（3）线框从刚进入磁场到开始竖直下落的过程中产生的焦耳热Q。

 

Answer 1

（1）2.8N

（2）线框通过2d的水平距离过程中其水平方向上分别做加速度减小的减速直线运动、匀速运动、加速度减小的减速直线运动、匀速运动。

（3）2.45J

解析:

（1）线框MN边刚进入磁场时有：                   （1分）

               （1分），                  （1分）

             （3分）

（2）线框通过2d的水平距离过程中其水平方向上分别做加速度减小的减速直线运动、匀速运动、加速度减小的减速直线运动、匀速运动。               （4分）

（3）设线框竖直下落H时，速度为v_H

         由能量守恒得：        （2分）

         自由落体规律：                       （2分）

         解得：                （1分）