Question

【題目】如圖所示豎直面內(nèi)，水平線OO′下方足夠大的區(qū)域內(nèi)存在水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一個(gè)單匝正方形導(dǎo)體框，邊長為L，質(zhì)量為m，總電阻為r，從ab邊距離邊界OO′為L的位置由靜止釋放，已知從ab邊剛進(jìn)入磁場到cd邊剛進(jìn)入磁場所有時(shí)間t，重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)，導(dǎo)體框不翻轉(zhuǎn)．求：

（1）ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，ba間電勢差的大小Uba；
（2）cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)體框的速度．

Answer 1

【答案】
（1）解：設(shè)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度為v1，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得：

mgL= ，

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：

E1=BLv1，

此時(shí)的感應(yīng)電流為：

I= ，

所以ba間電勢差的大小Uba= ；

答：ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，ba間電勢差的大小為 ；

（2）從ab邊剛進(jìn)入磁場到cd邊剛進(jìn)入磁場的過程中，根據(jù)動(dòng)量定理可得：

mgt﹣B Lt=mv2﹣mv1，

其中B Lt= = ，

解得：v2=gt﹣ + ．

答：cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，導(dǎo)體框的速度為gt﹣ + ．

【解析】（1）根據(jù)機(jī)械能守恒定律計(jì)算線框剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度，再根據(jù)閉合電路的歐姆定律和電壓分配特點(diǎn)求解；
（2）根據(jù)動(dòng)量定理列方程，再計(jì)算出平均安培力的大小，即可得到導(dǎo)體框的速度．