题目内容
【题目】固定的E形磁铁的两侧为S极，中心为N极，磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为
，其结构如图甲、乙所示。套在N极的正方形金属线圈可以在竖直方向无摩擦地运动，该线圈的质量为
，边长为
，电阻为
. 将线圈自
点由静止释放, 下落高度为
到
点时线圈的速度为
，重力加速度为
，不计空气阻力。
(1)求线圈运动到
点时线圈中电流的大小I；
(2)求线圈由
运动到
过程中所产生焦耳热
；
(3)如果要使线圈由
到
做初速度为零的匀加速直线运动，需要对线圈施加竖直方向的作用力
，请你说明这个作用力
大小的变化规律。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】（1）在b点时切割速度为v，两个边切割，故产生的感应电动势
，
电流大小为
；
（2）过程中重力势能转化为动能以及内能，故根据能量守恒定律可得
，解得
；
（3）设加速度为a，则过程中受到作用力F，重力，安培力，根据牛顿第二定律可得
， 
，故可得
；
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