如图所示,质量为m,边长为L的正方形线框,在有界匀强磁场上方h高处由静止自由下落,线框的总电阻为R,磁

如图所示,质量为m,边长为L的正方形线框,在有界匀强磁场上方h高处由静止自由下落,线框的总电阻为R,磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L.线框下落过程中,ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向.已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动.求:(1)cd边刚进入磁场时线框的速度;?(2)线框穿过磁场的过程中,产生的焦耳热.
2026年09月26日 09:14
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网友(1):

(1)设cd边刚进入磁场时线框的速度大小为v 1 ,ab边刚穿出磁场时速度大小为v 2 .
ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动,则有 mg=BIL=
B 2 L 2 v 2
R
,得 v 2 =
mgR
B 2 L 2

cd边进入磁场后到ab边刚穿出磁场过程,线框的磁通量不变,没有感应电流产生,不受安培力而匀加速运动,加速度大小为g,则有
v 22
-
v 21
=2gL

解得 v 1 =
m 2 g 2 R 2
B 4 L 4
-2gL

(2)从线框开始下落到整个线框全部穿出磁场的过程,线框的重力势能减小转化为线框的动能和电路的内能,由能量守恒定律得
Q=mg(3L+h)-
1
2
m
v 22
=mg(3L+h)-
m 3 g 2 R 2
2 B 4 L 4

答:
(1)cd边刚进入磁场时线框的速度为
m 2 g 2 R 2
B 4 L 4
-2gL
;?
(2)线框穿过磁场的过程中,产生的焦耳热为mg(3L+h)-
m 3 g 2 R 2
2 B 4 L 4
.