题目内容
如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场，整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f，且线框不发生转动．求：（1）线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；
（2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；
（3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q．
【答案】分析：本题（1）下落阶段匀速进入磁场说明线框所受力：重力 空气阻力及向上的安培力的合力为零，即mg-F安-f=0，而F安=IaB=
，从而解得v2．
（2）对比线框离开磁场后继续上升一段高度（设为h），然后下落相同高度h到匀速进入磁场时两个阶段受力情况不同，合力做功不同，由动能定理：线框从离开磁场至上升到最高点的过程（mg+f）h=
mv12，线圈从最高点落至进入磁场瞬间：（mg-f）h=
mv22，两式相比可以求出v1．
（3）分析线框向上穿过磁场的过程能量转化：减少的动能（
mv2-
mv12）转化为重力势能mg（a+b）、线框中焦耳热Q及空气内能f（a+b），根据能量守恒定律：
mv2-
mv12=Q+（mg+f）（a+b）（而v=2v1）求解焦耳热Q，需要特别注意的是线框向上穿过磁场是位移是a+b而不是b，这是易错的地方．
解答：解：（1）线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间有
mg=f+
，解得v2=
线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2=
（2）由动能定理，线框从离开磁场至上升到最高点的过程
（mg+f）h=
mv12①
线圈从最高点落至进入磁场瞬间：
（mg-f）h=
mv22②
由①②得v1=
线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1=
（3）线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有：
mv2-
mv12=Q+（mg+f）（a+b）而v=2v1
Q=
线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q=
点评：此类问题的关键是明确所研究物体运动各个阶段的受力情况，做功情况及能量转化情况，选择利用牛顿运动定律、动能定理或能的转化与守恒定律解决针对性的问题，由于过程分析不明而易出现错误，所以，本类问题属于难题中的易错题．
，从而解得v2．（2）对比线框离开磁场后继续上升一段高度（设为h），然后下落相同高度h到匀速进入磁场时两个阶段受力情况不同，合力做功不同，由动能定理：线框从离开磁场至上升到最高点的过程（mg+f）h=
mv12，线圈从最高点落至进入磁场瞬间：（mg-f）h=mv22，两式相比可以求出v1．（3）分析线框向上穿过磁场的过程能量转化：减少的动能（
mv2-mv12）转化为重力势能mg（a+b）、线框中焦耳热Q及空气内能f（a+b），根据能量守恒定律：mv2-mv12=Q+（mg+f）（a+b）（而v=2v1）求解焦耳热Q，需要特别注意的是线框向上穿过磁场是位移是a+b而不是b，这是易错的地方．解答：解：（1）线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间有
mg=f+
，解得v2=线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2=
（2）由动能定理，线框从离开磁场至上升到最高点的过程
（mg+f）h=
mv12①线圈从最高点落至进入磁场瞬间：
（mg-f）h=
mv22②由①②得v1=
线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1=
（3）线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有：
mv2-mv12=Q+（mg+f）（a+b）而v=2v1Q=
线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q=
点评：此类问题的关键是明确所研究物体运动各个阶段的受力情况，做功情况及能量转化情况，选择利用牛顿运动定律、动能定理或能的转化与守恒定律解决针对性的问题，由于过程分析不明而易出现错误，所以，本类问题属于难题中的易错题．
练习册系列答案
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