如圖所示,由同種材料制成的單匝正方形閉合導(dǎo)線框abcd位于豎直平面內(nèi),其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,該區(qū)域的上邊界水平,并與線框的ab邊平行,磁場(chǎng)方向與線框平面垂直。已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線框邊長(zhǎng)為L(zhǎng),線框質(zhì)量為m,電阻為R。線框從磁場(chǎng)上方某高度處,由靜止開(kāi)始下落,恰能勻速進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。求:

(1)當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框的速度大;

(2)線框在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量;

(3)分析線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化情況。

解:(1)線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng):mg=F             

    F=BIL           I=                 E=BLv           解得:v=   

(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)所用時(shí)間:t=                                    1分

流經(jīng)線框?qū)Ь橫截面的電荷量q=h                                       1分

聯(lián)立解得:q=                                                             1分

(3)線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程,動(dòng)能不變,重力勢(shì)能減少mgL,轉(zhuǎn)化為電能并最終以焦耳熱的形式釋放出去。                                                                2分

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1
4
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