Question

（16分）如圖所示，一邊長L=10cm的正方形金屬導(dǎo)體框abcd，從某一高度h m處開始豎直向下自由下落，其下邊進(jìn)入只有水平上邊界的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T。線框進(jìn)入磁場時(shí)，線框平面保持與磁場垂直，線框底邊保持水平。已知正方形線框abcd的質(zhì)量m=0.1kg，電阻R=0.02，自下邊ab進(jìn)入磁場直到上邊cd也進(jìn)入磁場時(shí)為止，整個(gè)線框恰好能夠保持做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若g=10m／s²，不計(jì)空氣阻力，求：

（1）線框下落的高度h；
（2）線框在上述進(jìn)入磁場的過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱Q。

Answer 1

（1）0.2m（2）0.1J

（1）在線框以v進(jìn)入磁場時(shí)，對線框受力分析如圖：

因?yàn)榫�框勻速運(yùn)動(dòng)，∴二力平衡，即：
              ①1分
又：         ②2分
而             ③2分
               ④2分
又：
          ⑤2分
聯(lián)解上四式得：∴       ⑥3分
（2）在線框進(jìn)入磁場的過程中應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律有：
。       ⑦4分
本題考查電磁感應(yīng)與動(dòng)能定理的應(yīng)用，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢，根據(jù)歐姆定律求出電流和安培力，再由動(dòng)能定理求出高度