题目

如图所示，边长为L，电阻不计的单匝正方形金属线框位于竖直平面内，连接的小灯泡的额定功率为P，线框及小灯泡的总质量为m，在线框的下方有宽度一定的匀强磁场区域，磁感应强度方向垂直线框平面向外，其上、下边界与线框底边均水平。线框从图示位置开始静止下落，穿越磁场的过程中，小灯泡始终正常发光。忽略灯泡大小对电路的影响，求： （1） 线框下边界刚进入磁场时感应电流的方向； （2） 线框穿越磁场的时间； （3） 线框穿越磁场的过程中，灯泡产生的焦耳热。 答案： 解：线框下边界刚进入磁场时由右手定则可知电流方向a-b-c-d-a 答：线框下边界刚进入磁场时感应电流的方向a-b-c-d-a 解：因小灯泡始终正常发光，所以线框是匀速通过磁场，安培力等于线框重力，说明通过磁场过程中只由一条边切割磁感线，cd边到达下边界时，ab恰好进入磁场，故磁场宽度为L；所以有： a=Fm+CB2d2 t=2Lv 由联立解得 t=2mgLP 答：线框穿越磁场的时间 t=2mgLP 解：因为线框匀速穿过，故线框下落过程中灯泡产生的热量等于重力做的功，由能量守恒得： Q=2mgL 答：线框穿越磁场的过程中，灯泡产生的焦耳热 Q=2mgL

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