问题 问答题

两个沿竖直方向的磁感强度大小相等、方向相反的匀强磁场穿过光滑的水平桌面,它们的宽度均为L.质量为m、边长为L的平放在桌面上的正方形线圈的ab边与磁场边界ee′的距离为L,如图所示.线圈在恒力作用下由静止开始沿桌面加速运动,ab边进入右边的磁场时恰好做速度为v的匀速直线运动.求:

(1)当ab边刚越过ff′时线圈的加速度.

(2)当ab边运动到ff′与gg′之间的正中间位置时,线圈又恰好做匀速直线运动,从ab边刚越过ee′到达右边磁场正中间位置的过程中,线圈 * * 生多少热量?

               

答案

(1)a==

方向与运动方向相反.

(2) Q=mv2

(1)设恒力为F,由线圈开始运动到ab边进入磁场前瞬间,根据动能定理

W=ΔEkF=                                                                                       ①

ab边刚越过ee′未到达ff′时做匀速运动,处于平衡状态,磁场力大小F1=F,设磁感强度为B,线圈电阻为R,则感应电动势E1=BLv

磁场力F1=BI1L

因为I1=F=                                                                               ②

ab边刚越过ff′地,abcd边感应电动势大小、方向相同,总电动势ε2=2ε1,电流I2=2I1                                                                                                                                                                                

故磁场力的合力F2=4F1                                                                                                                                                                        

由牛顿第二定律和①、④式得

a==

方向与运动方向相反.

(2)设ab边运动到ff′与gg′正中间时速度为v3,则感应电动势ε3=2BLv3,磁场力大小F3=                                                                                                          ⑤

此时线圈又做匀速运动,磁场力的大小F3=F                                             

由②、⑤、⑥式得v3=                                                                               ⑦

根据动能定理WF-WB=ΔEk

根据能量守恒定律,从ab边刚越过ee′到达右侧磁场正中间过程中,线圈产生的热量与磁场力做的功大小相等,得Q=FL+mv2-mv23                                                                                 

由①、⑦、⑧式得Q=mv2

问答题
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