题目内容

如图所示，两个沿竖直方向的磁感应强度大小相等、方向相反、宽度均为L的匀强磁场，穿过光滑的水平桌面．质量为m、边长为L的正方形线圈abcd平放在水平桌面上，正方形线圈的ab边与磁场边界ee′平行，且距离为L．当正方形线圈abcd在恒力F的作用下由静止开始沿水平桌面作匀加速运动，在ab边刚进入左边的磁场边界ee′时，线圈abcd恰好做速度为v的匀速直线运动，则：
（1）求恒力F的大小；
（2）若线圈abcd的电阻为R，试求磁场的磁感应强度大小；
（3）当线圈的ab边运动到边界ff′与gg′之间的正中间位置时，线圈又恰好做匀速直线运动．从ab边刚越过ee′开始，直到最后到达右边磁场正中间位置的过程中，线圈中共产生的焦耳热是多少？
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（1）线圈沿水平桌面作匀加速运动过程，根据动能定理得
             FL=
1
2
mv2
解得   F=
mv2
2L

（2）在ab边刚进入左边的磁场边界ee′时，线圈abcd恰好做速度为v的匀速直线运动，此时，线圈所受安培力F安=BIL
又I=
E
R
，E=BLv
得到F安=
B2L2v
R

根据平衡条件得F=F安，得到
    
mv2
2L
=
B2L2v
R

解得B=
mRv
2L3
．
（3）当线圈的ab边运动到边界ff′与gg′之间的正中间位置时，线圈又恰好做匀速直线运动，设此时线圈的速度为V，
此时线圈感应电动势E=2BLV，ab与dc边所受安培力大小F安=BIL=
2B2L2V
R

  由平衡条件得  F=2
2B2L2V
R
=
mv2
2L

解得 V=
1
4
v
根据能量守恒得
线圈中共产生的焦耳热
   Q=F?2.5L-
1
2
mV2
解得 Q=
39
32
mv2．
答：（1）恒力F的大小 F=
mv2
2L
；
    （2）若线圈abcd的电阻为R，磁场的磁感应强度大小B=
mRv
2L3
；
    （3）线圈中共产生的焦耳热 Q=
39
32
mv2．
练习册系列答案
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如图所示，两个沿竖直方向的磁感应强度大小相等、方向相反、宽度均为L的匀强磁场，穿过光滑的水平桌面．质量为m、边长为L的正方形线圈abcd平放在水平桌面上，正方形线圈的ab边与磁场边界ee′平行，且距离为L．当正方形线圈abcd在恒力F的作用下由静止开始沿水平桌面作匀加速运动，在ab边刚进入左边的磁场边界ee′时，线圈abcd恰好做速度为v的匀速直线运动，则：
（1）求恒力F的大小；
（2）若线圈abcd的电阻为R，试求磁场的磁感应强度大小；
（3）当线圈的ab边运动到边界ff′与gg′之间的正中间位置时，线圈又恰好做匀速直线运动．从ab边刚越过ee′开始，直到最后到达右边磁场正中间位置的过程中，线圈中共产生的焦耳热是多少？
如图所示，两个
3
4
竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上，半径R相同，左侧轨道由金属凹槽制成，右侧轨道由金属圆管制成，且均可视为光滑．在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别为hA和hB，下列说法正确的是
（　　）

如图所示，两个沿竖直方向的磁感强度大小相等、方向相反的匀强磁场穿过光滑的水平桌面，它们的宽度均为L．质量为m、边长为L的平放在桌面上的正方形线框的ab边与磁场边界的距离为L，线圈在恒力作用下由静止开始沿桌面加速运动，ab边进入左边磁场时恰好做速度为v的匀速运动．求：

(1)当ab边刚越过时线圈的加速度．

(2)当ab边运动到与之间的正中间位置时，线圈又恰好做匀速直线运动，从ab边刚越过到ab边到达右边磁场区正中间位置，线圈共产生多少热量?
如图所示，两个沿竖直方向的磁感应强度大小相等、方向相反、宽度均为L的匀强磁场，穿过光滑的水平桌面．质量为m、边长为L的正方形线圈abcd平放在水平桌面上，正方形线圈的ab边与磁场边界ee′平行，且距离为L．当正方形线圈abcd在恒力F的作用下由静止开始沿水平桌面作匀加速运动，在ab边刚进入左边的磁场边界ee′时，线圈abcd恰好做速度为v的匀速直线运动，则：
（1）求恒力F的大小；
（2）若线圈abcd的电阻为R，试求磁场的磁感应强度大小；
（3）当线圈的ab边运动到边界ff′与gg′之间的正中间位置时，线圈又恰好做匀速直线运动．从ab边刚越过ee′开始，直到最后到达右边磁场正中间位置的过程中，线圈中共产生的焦耳热是多少？

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