Question

如下图所示，在距离水平地面h=0.8m的虚线的上方有一个方向垂直于纸面水平向内的匀强磁场。正方形线框abcd

如下图所示，在距离水平地面h=0.8m的虚线的上方有一个方向垂直于纸面水平向内的匀强磁场。正方形线框abcd的边长l=0.2m，质量m=0.1kg，电阻R=0.08Ω。某时刻对线框施加竖直向上的恒力F=1N，且ab边进入磁场时线框以v 0 =2m/s的速度恰好做匀速运动。当线框全部进入磁场后，立即撤去外力F，线框继续上升一段时间后开始下落，最后落至地面。整个过程线框没有转动，线框平面始终处于纸面内，g取10m/s 2 。求：小题1:匀强磁场的磁感应强度B的大小；小题2:线框从开始进入磁场运动到最高点所用的时间；小题3:线框落地时的速度的大小。

Answer 1

小题1:1T 小题2:0.9s 小题3:v t =4m/s

（1）线框的ab边刚进入磁场时，感应电流 （1分） 线框恰好做匀速运动，有F=mg+IBl（2分）代入数据解得B=1T（2分） （2）设线框进入磁场做匀速运动的时间为 ，有 （1分） 线框全部进入磁场后做竖直上抛运动，到最高点时所用时间 （1分） 线框从开始进入磁场运动到最高点，所用时间t=t 1 +t 2 =0.9s（2分） （3）线框从最高点回到到磁场边界时速度大小不变，线框所受安培力大小也不变，则IBl=mg（1分）因此，线框穿出磁场过程还是做匀速运动，离开磁场后做竖直上抛运动，由机械能守恒定律可得 （2分）代入数据解得线框落地时的速度v t =4m/s（2分）