题目内容

如图所示,在空间中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为h,磁感应强度为B.有一宽度为b(b<h)、长度为L、电阻为R、质量为m的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落,当线圈的PQ边到达磁场下边缘时,恰好开始做匀速运动.求:

(1)线圈的MN边刚好进入磁场时,线圈的速度大小.

(2)线圈从开始下落到刚好完全进入磁场所经历的时间.

答案:
解析:

  解析:(1)设线圈匀速穿出磁场的速度为,

  此时线圈中产生的感应电动势为.  ①

  产生的感应电流为  ②

  线圈受到的安培力为F=BIL  ③

  此过程线圈受到的重力与安培力平衡mg=F  ④

  联立①②③④式,得  ⑤

  设线圈的上边刚好进入磁场时速度为v,线圈全部在磁场里运动的过程中,根据能量守恒定律

    ⑥

  联立⑤⑥解得  ⑦

  (2)设线圈从开始下落到刚好完全进入磁场所用时间为t,根据动量定理  ⑧

  根据法拉第电磁感应定律  ⑨

  线圈中产生的平均电流  ⑩

  故安培力的冲量  

  联立⑨⑩得,  

  将⑦和代入⑧解得


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