题目
(20分)位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd。ab长为l1,是水平的,bc长为l2,线框的质量为m,电阻为R.。其下方有一匀强磁场区域,该区域的上、下边界PP′和QQ′均与ab平行,两边界间的距离为H,H>l2,磁场的磁感应强度为B,方向与线框平面垂直,如图所示。令线框的dc边从离磁场区域上边界PP′的距离为h处自由下落,已知在线框的dc边进入磁场后,ab边到达边界PP′之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值。问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ′的过程中,磁场作用于线框的安培力作的总功为多少?
答案:解析:设线框在(1)位置时进入磁场,速度为(2)位置达到速度的最大值,(2)到(3)为匀速运动。(3)到(4)以加速度g下降,没有感应电流。 (1)在(2)位置: (2)设从(1)位置到(2)位置,线框下降x .此阶段安培力做功为 (3)线框速度达到后,dc边匀速下降距离为,此过程安培力做功为 (4)整个过程安培力做功