问题
计算题
如图所示,在水平地面MN上方空间存在一垂直纸面向里、磁感应强度B=1T的有界匀强磁场区域,上边界EF距离地面的高度为H。正方形金属线框abcd的质量m=0.02kg、边长L=0.1m(L<H),总电阻R=0.2Ω,开始时线框在磁场上方,ab边距离EF高度为h,然后由静止开始自由下落,abcd始终在竖直平面内且ab保持水平。求线框从开始运动到ab边刚要落地的过程中:(g取10m/s2)
(1)若线框从h=0.45m处开始下落,求线框ab边刚进入磁场时的加速度;
(2)若要使线框匀速进入磁场,求h的大小;
(3)求在(2)的情况下,线框产生的焦耳热Q和通过线框截面的电量q。
答案
解:(1)当线圈ab边进入磁场时,E=BLv1
安培力F=BIL=BL=0.15N
由牛第二定律
得
(2)由,,,
解得
(3)线圈cd边进入磁场前F=G,线圈做匀速运动
由能量关系可知焦耳热Q=mgL=0.02J
通过线框的电量