问题
计算题
如图所示,矩形单匝导线框abcd竖直放置,其下方有一磁感应强度为B的有界匀强磁场区域,该区域的上边界PP'水平,并与线框的ab边平行,磁场方向与线框平面垂直,已知线框ab边长为L1,ad边长为L2,线框质量为m,总电阻为R。现无初速地释放线框,在下落过程中线框所在平面始终与磁场垂直,且ab边始终与PP'平行。重力加速度为g。若线框恰好匀速进入磁场,求:
(1)dc边刚进入磁场时,线框受安培力的大小F;
(2)dc边刚进入磁场时,线框速度的大小v;
(3)在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中,重力做的功W。
答案
解:(1)由于线框匀速进入磁场,所以线框进入磁场时受安培力的大小F=mg
(2)线框dc边刚进入磁场时,感应电动势E=BL1v
感应电流
de边受安培力的大小F=BIL1
又F=mg
解得线框速度的大小
(3)在线框从开始下落到dc边刚进入磁场的过程中,重力做功W1
根据动能定理得
在线框从dc边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中,重力做功W2
W2=mgL2
所以