题目内容

用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框．如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行．设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计．可认为方框的a边和b边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为B．方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平(不计空气阻力)．

(1)求方框下落的最大速度vm(设磁场区域在竖直方向足够长)；

(2)当方框下落的加速度为g/2时，求方框的发热功率P；

(3)已知方框下落的时间为t时，下落的高度为h，其速度为vt(vt＜vm)．若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式．

答案：
解析：

　　(1)由牛顿第二定律知：线框被释放后先做速度增大、加速度逐渐减小的直线运动，当加速度等于零时线框的速度达到最大，此后线框匀速下落．

　　依据二力平衡条件得　①

　　又质量　②

　　安培力的合力　③

　　电流　④

　　等效电动势　⑤

　　线框电阻　⑥

　　解得最大速度．

　　(2)由牛顿第二定律得　⑦

　　又　⑧

　　热功率　⑨

　　由②③⑥及⑦～⑨得．

　　(3)依据能量守恒定律得　⑩

　　　

　　由②⑥及⑩解得．


练习册系列答案
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（1）当方框下落的加速度为
g2
时，求方框的瞬时速度v1
（2）方框下落的最大电功率多大？
（3）已知方框下落的时间为t时，下落的高度为h，其速度为vt（vt＜vm）．若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式．
用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb?a?．如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行．设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计．可认为方框的aa?边和bb?边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为B．方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）．
（1）求方框下落的最大速度vm（设磁场区域在竖直方向足够长）；
（2）若已知方框下落的时间为t时，下落的高度为h，其速度为vt（vt＜vm）．则在同一时间t内，通过方框电流有效值为多少？
（2007?北京）用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb′a′．如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行．设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计．可认为方框的aa′边和bb′边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为B．方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）．
（1）求方框下落的最大速度vm（设磁场区域在竖直方向足够长）；
（2）当方框下落的加速度为
g2
时，求方框的发热功率P；
（3）已知方框下落的时间为t时，下落的高度为h，其速度为vt（vt＜vm）．若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式．
用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框abb'a'。如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的aa'边和bb'边都处在磁极之间，极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）。
（1）求方框下落的最大速度vm（设磁场区域在数值方向足够长）；
（2）当方框下落的加速度为时，求方框的发热功率P；
（3）已知方框下落时间为t时，下落高度为h，其速度为vt（vt＜vm）。若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式。
   

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