Question

【題目】如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，豎直方向磁場(chǎng)區(qū)域足夠長，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，每一條形磁場(chǎng)區(qū)域的寬度及相鄰條形磁場(chǎng)區(qū)域的間距均為d＝0.5m，現(xiàn)有一邊長l＝0.2m、質(zhì)量m＝0.1kg、電阻R＝0.1Ω的正方形線框MNOP以v0＝7m/s的初速從左側(cè)磁場(chǎng)邊緣水平進(jìn)入磁場(chǎng)，求：

（1）線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到安培力的大小F；

（2）線框從開始進(jìn)入磁場(chǎng)到豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q；

（3）線框能穿過的完整條形磁場(chǎng)區(qū)域的個(gè)數(shù)n

Answer 1

【答案】（1）2.8N；（2）2.45J；（3）4.4。

【解析】

（1）線框MN邊剛開始進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)

①

②

③

由①②③并代入數(shù)據(jù)得：N

（2）設(shè)線框水平速度減為零時(shí)，下落高落為H，此時(shí)速度為，由能量守恒可得：

④

根據(jù)自由落體規(guī)律有：

⑤

由④⑤得：J

（3）設(shè)線框水平切割速度為時(shí)有：

⑥

⑦

⑧

⑨

由⑥⑦⑧⑨得：

⑩

即：

可有：

（11)

（12）

由（11)（12)并代入數(shù)據(jù)得：（13）