Question

【题目】如图所示，光滑水平面上相隔d=0.6m的平行虚线PQ与MN间存在方向垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T．一质量m=0.01kg，电阻R=0.1Ω，边长L=0.2m的正方形单匝线圈，在恒力F=0.1N的作用下由静止开始运动，当cd边到达MN位置时撤去恒力F．已知cd边刚进磁场时线圈开始做匀速运动，ab边离开磁场时速度大小为1m/s．取g＝10m/s2，求：

（1）线圈进磁场时的速度v1；

（2）从cd边离开磁场至ab边离开磁场的过程中，线圈产生的焦耳热Q和通过线圈截面的电荷量q；

（3）cd边刚离开磁场时cd两点间的电压U的大小．并定性画出从cd边离开磁场至ab边离开磁场的过程中，cd两点间电压U的大小与此过程线框前进的位移x间的关系图像（写出必要的计算过程）．

Answer 1

【答案】（1）（2）

（3）如图所示：

【解析】（1）线圈匀速进入磁场

得：

（2） 线圈从Ⅱ→Ⅳ，由动能定理有

产生的焦耳热

线圈从Ⅲ→Ⅳ：

（3）线圈从Ⅱ→Ⅲ，由动能定理得

得

cd边出磁场时，cd边电压的大小

ab边即将出磁场时cd边电压的大小

如图所示