题目内容
如图，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里，宽度为d=50cm，磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场．边长为l=10cm的正方形线圈，质量为m=100g，电阻为R=0.020Ω．线圈下边缘到磁场上边界的距离为h=80cm．将线圈由静止释放，已知其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度相同．取g=10m/s2．求：（1）线圈进入磁场的过程中产生的电热Q．
（2）线圈下边缘穿越磁场的过程中，线圈的最小速度v．
【答案】分析：根据能量守恒可以判断在线圈下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中动能不变，重力势能的减小全部转化为电能，又转化为电热；根据位移速度关系式解出线框刚进入磁场时的速度，结合动能定理解出线框的最小速度．
解答：解：（1）在线圈下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中用能量守恒定律，动能不变，重力势能的减小全部转化为电能，又转化为电热，
因此：Q=mgd=0.50J
（2）设线圈自由下落阶段的末速度v，即线圈下边缘到达磁场上边界时的瞬时速度大小是v，
则v2=2gh，v=4.0m/s
线圈上边缘到达磁场上边界时线圈速度一定最小，在线圈进入磁场过程中用动能定理：
mgL-W=
mv2-
mv2
而克服安培力做的功W就等于增加的电能也等于产生的电热Q
因此解得：v=2
m/s
答：（1）线圈进入磁场的过程中产生的电热Q为0.50J．
（2）线圈下边缘穿越磁场的过程中，线圈的最小速度v为2
m/s．
点评：解决本题的关键根据根据线圈下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v，且全部进入磁场将做加速运动，判断出线圈进磁场后先做变减速运动，也得出全部进磁场时的速度是穿越磁场过程中的最小速度．
解答：解：（1）在线圈下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中用能量守恒定律，动能不变，重力势能的减小全部转化为电能，又转化为电热，
因此：Q=mgd=0.50J
（2）设线圈自由下落阶段的末速度v，即线圈下边缘到达磁场上边界时的瞬时速度大小是v，
则v2=2gh，v=4.0m/s
线圈上边缘到达磁场上边界时线圈速度一定最小，在线圈进入磁场过程中用动能定理：
mgL-W=
mv2-mv2而克服安培力做的功W就等于增加的电能也等于产生的电热Q
因此解得：v=2
m/s答：（1）线圈进入磁场的过程中产生的电热Q为0.50J．
（2）线圈下边缘穿越磁场的过程中，线圈的最小速度v为2
m/s．点评：解决本题的关键根据根据线圈下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v，且全部进入磁场将做加速运动，判断出线圈进磁场后先做变减速运动，也得出全部进磁场时的速度是穿越磁场过程中的最小速度．
练习册系列答案
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