问题 计算题

(20分) 如图所示,在空间有两个磁感强度均为B的匀强磁场区域,上一个区域边界AA¢与BB¢的间距为H,方向垂直纸面向里,CC¢与BB¢的间距为h,CC¢下方是另一个磁场区域,方向垂直纸面向外。现有一质量为m,边长为L(0.5H < L < H;h < L)的正方形线框由AA¢上方某处竖直自由落下,线框总电阻为R,已知当线框cd边到达AA¢和BB¢正中间时加速度大小为g。

(1) 判断线框穿入磁场至加速度大小为g的过程中是做加速还是减速运动,并说明判断依据。

(2) 求cd到达AA¢和BB¢正中间时线框速度。

(3) 若cd边进 入CC¢前的瞬间线框的加速度大小变为0.8g,则线框进入CC¢后的瞬间线框的加速度多大?

(4) 求: cd边在AA¢和BB¢正中间位置到cd边刚穿进CC¢的过程中线框发热量。

答案

(1)减速运动(2)(3)6.2g;(4)

题目分析:(1) 线框穿入磁场做减速运动.                                   

因为安培力总是竖直向上的,若线框加速度向下,大小必小于g,因此线框大小为g的加速度方向必向上,所以线框穿入磁场过程做减速运动。 

(2)   BI1L-mg = ma1  (a1 ="g)" , ,解得:   

(3) 线框cd边进入CC¢前瞬间的加速度大小为0.8g,此加速度方向也必向上.

设此时安培力为F,则 F-mg = ma2    (a2=0.8g)          

cd边进入CC¢后瞬间,ab、cd都切割磁感线,电流瞬间增为原来2倍,且ab、cd都受向上安培力,安培力瞬间增为原来4倍. 

此时有    4F-mg = ma3 ,解得:a3=6.2g          

(4) F = BI2L,,解得:  

线框发热量 =  

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