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问题: 高二物理

在空间中存在两个竖直方向的有界磁场I和II,它们的宽度都为L磁感应强度都为B,两个磁场的方向相反,相互艰巨也为L,用质量为m,总电阻为R的导线做成边长也为L的正方形线框MNPQ。在垂直MN的水平恒力F的作用下,线框从静止开始运动,最终恰能匀速穿过磁场I,线框在运动过程中,其所在平面保持水平,且MN边始终与磁场的边界平行,不计其电阻。求:1、线框匀速穿过磁场I时的速度 2、在线框从开始运动到穿出磁场II的过程中,恒力F做的功W。

解答:

1、因为匀速运动,所以恒力和磁感应力平衡,所以F=BIL
又始终只有一条边在切割磁感线,所以U=BLv
还有U=IR
所以v=FR/(BL)^2
2、分两段,从静止到开始进入磁场I,从进入磁场I到穿出磁场II
前一段匀加速:a=F/m=v^2/2S1,得S1=FmR^2/2(BL)^4
后一段允速:S2=4L
所以W=F(S1+S2)=F[4L+FmR^2/2(BL)^4]