霹雳同人意琦行绮罗生:一道简单的物理题

来源:百度文库 编辑:高校问答 时间:2024/05/15 17:43:39
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,磁场的磁感强度为B,方向与线框平面垂直,如图2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边进入磁场以后,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?
磁场在abcd正下方

解:由于已经到达了最大值,即匀速前进
v可算出来v=mgR/(BL1)^2
减少的势能mg(h+H)
增加动能0.5mv^2
差值即为磁场作用于线框的安培力作的总功

1 能量守恒,机械能部分转化为焦耳热。
2 功能原理,机械能的减少等于安培力作功。
3 平衡条件,重力与安培力平衡。
4 电磁感应定律,U=BLV.
计算:
F=IBL=(BLV/R)BL=BBLLV/R=mg
所以v=mgR/(BBLL)
后面的相信楼主自己可以解决了。

线框的dc边到达磁场区域的上边界PP'之前为自由落体运动。dc边进入磁炀后,而ab边还没有进入磁场前,线框受到安培力(阻力)作用,依然加速下落。这是一个变加速度运动,加速度越来越小,速度越来越大。设dc边下落到离PP,以下的距离为Ah肘,速度达到最大值,以vm表示这最大速度,则这时线框中的感应电动势为ε=Btw',

线框中的电流为I=ε/R=Blν/R
作用于线框的安培力为F=BlI=B2l12vm/R
速度达到最大的条件是F=mg
由此得vm=mgR/(B2l12) ……①
线框的速度达到vm后,而线框的ab边还没有进入磁场区前,线框作匀速运动。当整个线框进入磁场后,线框中的感应电流为零,磁场作用于线框的安培力为零,直至dc边到达磁场区的下边界QQ',线框作初速度为vm,加速度为g的匀加速运动。可见磁场对线圈的安培力只存在于线框dc边进入磁场之后到ab边进入磁场之前这段时间内。对线框从开始下落到ab边刚好进入磁场这一过程,设安培力作的总功为W,由动能定理有
mg(h+l2)W=mvm2/2 ……②
联立①②两式得
W=-mg(l2+h)+m3g2R2/(2B4l14)

W=mg(h+H)-mv*v/2 (1)
mg=BIL
I=E/R
E=BLv
所以v=mgR/(B*B*L*L) 代入(1)
W=就可以算出来

abcd跟磁场的位置关系搞不清楚啊
说的详细一点可以不?