如图所示,虚线L1、L2之间是磁感应强度为B1的匀强磁场,虚线L2、L3之间是磁感应强度为B2的匀强磁场,L1、L2、L3都水平,L2、L3高度差为a.质量为m、边长为a的正方形线框自某一
◎ 题目
如图所示,虚线L1、L2之间是磁感应强度为B1的匀强磁场,虚线L2、L3之间是磁感应强度为B2的匀强磁场,L1、L2、L3都水平,L2、L3高度差为a.质量为m、边长为a的正方形线框自某一高度由静止下落,依次经过两匀强磁场区域.已知L1、L2间高度为2a,线框在进入B1的过程中做匀速运动,速度大小为v1,在B1中加速一段时间后又匀速进入和穿出B2,进入和穿出B2时的速度恒为v2,求: (1)B1:B2; (2)v1:v2; (3)在整个下落过程中线框中产生的焦耳热. |
◎ 答案
(1)因为线框进入磁场B1时做速度为v1的匀速运动,线框所受安培力与重力平衡,固有: B1Ia=mg 又因为I=
即
当线框从B1进入B2的过程中做速度为v2的匀速运动,有: (B1-B2)I2a=mg 又因为I2=
即
当线框出磁场B2的过程中,线框受力平衡,有: B2I3v2=mg 此时电流I3=
即
由①②③得:
(2)根据能量守恒可知:减少的重力势能等于线框增加的动能和线圈中产生的热量之和即: mg4a=Q+(
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