题目内容

(15分)如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度B=1T,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5m,现有一边长l=0.2m、质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω的正方形线框MNOP以v0=7m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场,求:

(1)线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F

(2)若线框能穿过的条形磁场区域为n个,且n>3,请用文字简答线框通过2d的水平距离过程中其水平方向上做什么运动。

(3)线框从刚进入磁场到开始竖直下落的过程中产生的焦耳热Q

 

【答案】

(1)2.8N

(2)线框通过2d的水平距离过程中其水平方向上分别做加速度减小的减速直线运动、匀速运动、加速度减小的减速直线运动、匀速运动。

(3)2.45J

【解析】

(1)线框MN边刚进入磁场时有:                    (1分)

                (1分),                   (1分)

              (3分)

(2)线框通过2d的水平距离过程中其水平方向上分别做加速度减小的减速直线运动、匀速运动、加速度减小的减速直线运动、匀速运动。                (4分)

(3)设线框竖直下落H时,速度为vH

          由能量守恒得:         (2分)

          自由落体规律:                        (2分)

          解得:                 (1分)

 

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