Question

如图所示，水平的平行虚线间距为d，其间有磁感应强度为B的匀强磁场。一个长方形线圈的边长分别为L 1 、L

如图所示，水平的平行虚线间距为d，其间有磁感应强度为B的匀强磁场。一个长方形线圈的边长分别为L 1 、L 2 ，且L 2 ＜d，线圈质量m，电阻为R。现将线圈由静止释放，测得当线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h时，其下边缘刚进入磁场和下边缘刚穿出磁场时的速度恰好相等。求： （1）线圈刚进入磁场时的感应电流的大小；（2）线圈从下边缘刚进磁场到下边缘刚出磁场（图中两虚线框所示位置）， 求该过程最小速度v；（3）线圈其下边缘刚进入磁场一直到上边缘刚穿出磁场的全过程中产生的总焦耳热Q 总 。

Answer 1

⑴ ⑵ (3)

⑴ , ，               ，                   ⑵3位置时线圈速度最小，而3到4线圈是自由落体运动因此有 ，得     (3)由于线圈完全处于磁场中时不产生电热，线圈进入磁场过程中产生的电热Q就是线圈从图中2位置到4位置产生的电热，而2、4位置动能相同。 由能量守恒                由对称性可知：           本题考查电磁感应定律与力学的综合应用问题，线圈进入磁场区之前先根据线圈自由下落求出进入磁场的初速度，再利用感应电动势计算公式计算感应电流；再根据自由落体中的速度关系计算出最小速度；根据能量的观点可计算出整个过程产生的焦耳热；