Question

(2011年绍兴一中高三质量检测)如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等．将线框置于光滑绝缘的水平面上．在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B.在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场．在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界平行．求：

(1)线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；
(2)线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压U_MN；
(3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W.

Answer 1

：见解析

(1)线框MN边在磁场中运动时，感应电动势E＝Blv
线框中的感应电流I＝＝.
(2)M、N两点间的电压U_MN＝E＝Blv.
(3)只有MN边在磁场中时，线框运动的时间t＝
此过程线框中产生的焦耳热Q₁＝I²Rt＝
只有PQ边在磁场中运动时线框中产生的焦耳热Q₂＝
根据能量守恒定律得水平外力做的功W＝Q₁＋Q₂＝.