题目内容

如图所示,电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=L,ad=h,质量为m,自某一高度自由落下,通过一匀强磁场B,磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h,若线框恰好以恒定的速度通过磁场,线框穿过磁场时的速度大小为
mgR
B2L2
mgR
B2L2
,线框中产生的焦耳热是
2mgh
2mgh
(不考虑空气阻力).
分析:线框匀速通过磁场过程,受到重力与安培力作用,处于平衡状态,由安培力公式和平衡条件可以求出速度大小;线框在进入和穿出磁场时都产生焦耳热,根据能量守恒定律求出线框通过磁场过程中产生的焦耳热.
解答:解:线框匀速通过磁场区域,受到重力与安培力作用,处于平衡状态,由平衡条件得:mg=
B2L2v
R
,则线框的速度v=
mgR
B2L2

因为线框恰好以恒定速度通过磁场,线框的重力势能减小转化为内能.线框通过磁场的整个过程,
线框的高度下降为2h,重力势能减少为2mgh,则根据能量守恒定律有:线框内产生的焦耳热 Q=2mgh.
故答案为:
mgR
B2L2
,2mgh.
点评:本题考查了电磁感应与能量的综合,难度中等,电磁感应是高考的重点和热点问题,需加强训练.应用安培力公式、平衡条件、能量守恒定律即可正确解题.
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