题目内容

位于竖直平面内的矩形导线框abdc ,ab长L1=1.0m ,bc长L2=0.5m,线框的质量 m=0.2kg ,电阻R=2Ω ,其下方有一匀强磁场区域,该区域的上下边界PP′和QQ′均与ab平行.两边界距离为H,H>L2,磁场的磁感应强度 B=1.0T,方向与线框平面垂直,如图13所示,令线框的ab边从离磁场区域上边界PP′的距离为  h=0.7m处自由下落.已知线框的dc边进入磁场以后,ab边到达边界PP′之前的某一时刻,线框的速度已达到这一阶段的最大值.问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ′的过程中,磁场作用于线框的安培力做的总功为多少?


解:设线框ab边到达磁场边界PP′之前,线框到达的最大速度为v0,则有E=BL1v0,
线框中电流:I=.达最大速度的条件为F按=mg  即BIL1=mg,即=mg ,
所以    =4m/s
ab边继续向下运动,直至线框的ab边达到磁场的上边界PP′,线框保持速度v0不变,故从线框自由下落至ab边进入磁场过程中,由动能定理得
=-0.8J
线框全部进入磁场至dc边刚出磁场的过程中,线框只受重力作用,不受安培力,该段时间安培力做功为零,故整个过程中安培力做的总功为-0.8J.
【试题分析】
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