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如图所示,线圈abcd每边长l=0.20m,线圈质量m1=0.10kg、电阻R=0.10Ω,砝码质量m2=0.14kg.线圈上方的匀强磁场磁感强度B=0.5T,方向垂直线圈平面向里,磁场区域的宽度为h=l=0.20m.砝码从某一位置下降,使ab边进入磁场开始做匀速运动.求:
(1)线圈做匀速运动的速度.
(2)从ab进入磁场到线圈穿出磁场过程中产生的热量.
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(1)线框进入磁场过程中,受到安培力方向向下,大小为:F=BIL,I=
BLv
R
,所以:F=
B2L2v
R

设绳子上拉力为FT,根据平衡条件有:FT=m1g+F,FT=m2g
所以:v=
(m2-m1) gR
B2L2
=4m/s
.
故线圈做匀速运动的速度为v=4m/s.
(2)当ab边出磁场时,cd边开始进入,因此整个过程中线框一直匀速运动,故有:
Q=
E2
R
t
    ①
t=
L+h
v
     ②
E=BLv        ③
联立①②③解得Q=0.16J.
故从ab进入磁场到线圈穿出磁场过程中产生的热量为Q=0.16J.
答:(1)线圈做匀速运动的速度为v=4m/s.
(2)从ab进入磁场到线圈穿出磁场过程中产生的热量是0.16J.
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ab ac ad ae af ag ah
0v 0v 0v 0v 0v 3v 3v
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