题目内容

(15分)如图所示,abcd是一个边长为L,电阻为R的正方形金属线框,从图示位置自由下落,下落L后开始进入宽度也为L、磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场且恰好匀速下落。磁场的正下方2L处还有一个宽度未知、磁感应强度大小未知、方向垂直纸面向外的水平条形有界匀强磁场(如图),金属线框abcd在穿过这个磁场时也恰好做匀速直线运动。已知线框在穿过磁场的过程中产生的电能全部转化为焦耳热。求:

(1)未知磁场的磁感应强度大小;

(2)线框在穿过这两个磁场的过程中产生的总焦耳热;

(3)定性画出线框中的电流I随线框下落的高度h变化的I-h图象(规定顺时针方向为电流正方向)。

(1)设线框进入第一个磁场速度为,设未知磁场的磁感应强度为B′,进入未知磁场的速度为v′

                ①(1分)        ②(1分)

     ③(1分)      ④(1分)

           解得      (2分)

(2)由题意可知,未知磁场的宽度也为L   (2分)

由能量转化和守恒,匀速穿过磁场产生的电能等于减少的重力势能

Q=        ⑤(2分)

有①②⑤得

         Q=    (2分)  (用其他方法只要正确均给分)

(3)(3分)(I 应小于I′,如果不是,得2分,若出现其他错误一律得0分)

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