Question

（15分）如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，豎直方向磁場(chǎng)區(qū)域足夠長(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，每一條形磁場(chǎng)區(qū)域的寬度及相鄰條形磁場(chǎng)區(qū)域的間距均為d=0.5m，現(xiàn)有一邊長(zhǎng)l=0.2m、質(zhì)量m=0.1kg、電阻R＝0.1Ω的正方形線框MNOP以v₀=7m/s的初速?gòu)淖髠?cè)磁場(chǎng)邊緣水平進(jìn)入磁場(chǎng)，求:
（1）線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到安培力的大小F。
（2）若線框能穿過(guò)的條形磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)?i>n個(gè)，且n＞3，請(qǐng)用文字簡(jiǎn)答線框通過(guò)2d的水平距離過(guò)程中其水平方向上做什么運(yùn)動(dòng)。
（3）線框從剛進(jìn)入磁場(chǎng)到開(kāi)始豎直下落的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。

Answer 1

（1）2.8N
（2）線框通過(guò)2d的水平距離過(guò)程中其水平方向上分別做加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)、加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)。
（3）2.45J

解析（1）線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)有：                   （1分）
   （1分），                  （1分）
             （3分）
（2）線框通過(guò)2d的水平距離過(guò)程中其水平方向上分別做加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)、加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)。               （4分）
（3）設(shè)線框豎直下落H時(shí)，速度為v_H
由能量守恒得：        （2分）
自由落體規(guī)律：                       （2分）
解得：                （1分）