(12分)将一质量为m、总电阻为R、长为l、宽为l0的矩形线框MNPQ静止搁置在水平平行绝缘导轨上,平行导轨的间距也为l,如图所示。线框与导轨之间的动摩擦因数为μ。在线框左侧的导轨上有一长为l(即aa1=l)、宽度为l0、磁感应强度均为B的间隔着分布的相同有界匀强磁场,相邻的磁场区域间距为d(d >l0),磁场的边界aa1、bb1垂直于导轨,磁场的方向竖直向上。现用大小为F的拉力水平向左作用在线框,线框恰好能够匀速地穿过磁场区域aa1b1b。若当地的重力加速度为g,求:
(1)线框通过aa1b1b磁场区域时的运动速度;
(2)F作用前,MN与aa1之间的距离;
(3)线框在通过aa1b1b磁场区域的过程中所生的电热。
(1) 线框在磁场区域做匀速运动时,
BIl +μmg="F " (1分)
感应电流: I=E/R
感应电动势: E="Blv " (1分)
解得匀速运动的速度: (2分)
(2) 在进入磁场前,线框的加速度 (2分)
所以线框进入磁场前前进的距离 (2分)
(3) 线框在通过磁场的过程中线框通过了2 l0的距离,所以
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