Question

【題目】如圖所示，邊長為L，電阻不計的單匝正方形金屬線框位于豎直平面內，連接的小燈泡的額定功率為P，線框及小燈泡的總質量為m，在線框的下方有寬度一定的勻強磁場區域，磁感應強度方向垂直線框平面向外，其上、下邊界與線框底邊均水平。線框從圖示位置開始靜止下落，穿越磁場的過程中，小燈泡始終正常發光。忽略燈泡大小對電路的影響，求：

（1）線框下邊界剛進入磁場時感應電流的方向；

（2）線框穿越磁場的時間；

（3）線框穿越磁場的過程中，燈泡產生的焦耳熱。

Answer 1

【答案】（1）a-b-c-d-a； （2） ；（3）

【解析】

（1）線框下邊界剛進入磁場時由右手定則可知電流方向a-b-c-d-a .

（2）因小燈泡始終正常發光，所以線框是勻速通過磁場，安培力等于線框重力，說明通過磁場過程中只由一條邊切割磁感線，cd邊到達下邊界時，ab恰好進入磁場，故磁場寬度為L；所以有：

由聯立解得

（3）因為線框勻速穿過，故線框下落過程中燈泡產生的熱量等于重力做的功，由能量守恒得：

答：（1）線框下邊界剛進入磁場時感應電流的方向a-b-c-d-a；

（2）線框穿越磁場的時間；

（3）線框穿越磁場的過程中，燈泡產生的焦耳熱.