问题 计算题

如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度B=1T,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5 m,现有一边长L= 0.2m、质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω的正方形线框MNOP以=7m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场,求:

(1)线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F;

(2)线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q;

(3)线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。

答案

(1)2.8N;(2)2.45J;(3)4

题目分析:(1)线框MN边刚开始进入磁场区域时

 ①

 ②

 ③

由①②③并代入数据得:

(2)设线框水平速度减为零时,下落高落为H,此时速度为

由能量守恒可得:  ④

根据自由落体规律有:   ⑤

由④⑤得:               

(3)设线框水平切割速度为时有:

   ⑥

 ⑦

 ⑧

 ⑨

由⑥⑦⑧⑨得: ⑩

即:

可有: (11)

 (12)

由(11)(12)并代入数据得: (13)

所以可穿过4个完整条形磁场区域

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