问题
问答题
如图，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里，宽度为d=50cm，磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场．边长为l=10cm的正方形线圈，质量为m=100g，电阻为R=0.020Ω．线圈下边缘到磁场上边界的距离为h=80cm．将线圈由静止释放，已知其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度相同．取g=10m/s2．求：
（1）线圈进入磁场的过程中产生的电热Q．
（2）线圈下边缘穿越磁场的过程中，线圈的最小速度v．
答案
（1）在线圈下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中用能量守恒定律，动能不变，重力势能的减小全部转化为电能，又转化为电热，
因此：Q=mgd=0.50J
（2）设线圈自由下落阶段的末速度v，即线圈下边缘到达磁场上边界时的瞬时速度大小是v0，
则v02=2gh，v0=4.0m/s
线圈上边缘到达磁场上边界时线圈速度一定最小，在线圈进入磁场过程中用动能定理：
mgL-W=
mv2-1 2
mv021 2
而克服安培力做的功W就等于增加的电能也等于产生的电热Q
因此解得：v=2
m/s2
答：（1）线圈进入磁场的过程中产生的电热Q为0.50J．
（2）线圈下边缘穿越磁场的过程中，线圈的最小速度v为2
m/s．2