Question

（09年?yáng)|臺(tái)市期末）（8分）正方形金屬線框abcd，每邊長(zhǎng)=0.1m，總質(zhì)量m=0.1kg，回路總電阻Ω，用細(xì)線吊住，線的另一端跨過(guò)兩個(gè)定滑輪，掛著一個(gè)質(zhì)量為M=0.14kg的砝碼。線框上方為一磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖，線框abcd在砝碼M的牽引下做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框上邊ab進(jìn)入磁場(chǎng)后立即做勻速運(yùn)動(dòng)。接著線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)后又做加速運(yùn)動(dòng)（g=10m/s²）。問(wèn)：

（1）線框勻速上升的速度多大？此時(shí)磁場(chǎng)對(duì)線框的作用力多大？

（2）線框勻速上升過(guò)程中，重物M做功多少？其中有多少轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?/p>

Answer 1

解析：（1）當(dāng)線框上邊ab進(jìn)入磁場(chǎng)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流I，由楞次定律

 

可知產(chǎn)生阻礙運(yùn)動(dòng)的安培力為F=Bil           （1分）

 

由于線框勻速運(yùn)動(dòng)，線框受力平衡，F+mg=Mg （1分）

 

聯(lián)立求解，得I=8A                         （1分）

 

由歐姆定律可得，E=IR=0.16V               （1分）

 

由公式E=Blv，可求出v=3.2m/s              （1分）

  

F=BIl=0.4N                                （1分）

 

（2）重物M下降做的功為W=Mgl=0.14J        （1分）

 

由能量守恒可得產(chǎn)生的電能為J（1分）