如图所示，水平地面上方的H高区域内有匀强磁场，水平界面PP′是磁场的上边界，磁感应强度为B，方向是水平的，垂直于纸面向里．在磁场的正上方，有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd，ab长为l1，bc长为l2，H＞l2，线框的质量为m，电阻为R．使线框abcd从高处自由落下，ab边下落的过程中始终保持水平，已知线框进入磁场的过程中的运动情况是：cd边进入磁场以后，线框先做加速运动，然后做匀速运动，直到ab边到达边界PP′为止．从线框开始下落到cd边刚好到达水平地面的过程中，线框中产生的焦耳热为Q．求：
（1）线框abcd在进入磁场的过程中，通过导线的某一横截面的电荷量是多少？
（2）线框是从cd边距边界PP′多高处开始下落的？
（3）线框的cd边到达地面时线框的速度大小是多少？
（1）设线框abcd进入磁场的过程所用时间为t，通过线框的平均电流为
，平均感应电动势为. I
，则. E
=. E
，△Φ △t
=. I
，△Φ=Bl1l2. E R
通过导线的某一横截面的电荷量 q=q=
△t=. I
，解得 q=△Φ R
．Bl1l2 R
（2）设线框从cd边距边界PP′上方h高处开始下落，cd边进入磁场后，切割磁感线，产生感应电流，在安培力作用下做加速度逐渐减小的加速运动，直到安培力等于重力后匀速下落，速度设为v，匀速过程一直持续到ab边进入磁场时结束，有
E=Bl1v，I=
FA=BIl1，FA=mgE R
联立解得 v=mgR B2 l 21
线框的ab边进入磁场后，线框中没有感应电流．只有在线框进入磁场的过程中有焦耳热Q．线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中，线框的重力势能转化为线框的动能和电路中的焦耳热．则有
mg（h+l2）=
mv2+Q1 2
解得 h=
-l2m3g2R2+2QB4 l 41 2mgB4 l 41
（3）线框的ab边进入磁场后，只有重力作用下，匀加速下落，加速度大小为g，则有
-v2=2g(H-l2)v 21
解得，cd边到达地面时线框的速度v1=
+2g(H-l2)m2g2R2 B4 l 41
答：（1）线框abcd在进入磁场的过程中，通过导线的某一横截面的电荷量是
．Bl1l2 R
（2）线框是从cd边距边界PP′
-l2高处开始下落的．m3g2R2+2QB4 l 41 2mgB4 l 41
（3）线框的cd边到达地面时线框的速度大小是
．
+2g(H-l2)m2g2R2 B4 l 41