题目内容

正方形金属线框abcd,每边长l=0.1m,总质量m=0.1kg,回路总电阻R=0.02Ω,用细线吊住,线的另一端跨过两个定滑轮,挂着一个质量为M=0.14kg的砝码.线框上方为一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场区,如图,线框abcd在砝码M的牵引下做加速运动,当线框上边ab进入磁场后立即做匀速运动.接着线框全部进入磁场后又做加速运动(g=10m/s2).问:
(1)线框匀速上升时磁场对线框的作用力多大?
(2)线框匀速上升时速度多大?
(3)线框上升过程中产生了多少电热?
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(1)线框匀速上升受力平衡有:
F=mg+F
质量为M=0.14kg的砝码匀速下降受力平衡有:
F=Mg    
解得:F=Mg-mg=0.4N
(2)根据安培力公式得:F=BIL 
 I=
E
R

E=BLV    
V=3.2m/s
(3)在匀速上升中有电流产生,整体动能不变,重力势能减小转化成线框产生的热量.
对整体运用能量守恒得:
E=Mgl-mgl=0.04J
答:(1)线框匀速上升时磁场对线框的作用力是0.4N
(2)线框匀速上升时速度是3.2m/s
(3)线框上升过程中产生了0.04J热量.
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