如圖所示，一邊長L=10cm的正方形金屬導體框abcd，從某一高度h m處開始豎直向下自由下落，其下邊進入只有水平上邊界的勻強磁場，磁感應強度B=1.0T．線框進入磁場時，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的質量m=0.1kg，電阻R=0.02Ω，自下邊ab進入磁場直到上邊cd也進入磁場時為止，整個線框恰好能夠保持做勻速直線運動．若g=10m/s2，不計空氣阻力，求：
（1）線框下落的高度h；
（2）線框在上述進入磁場的過程中感應電流產生的焦耳熱Q．
分析：（1）線框進入磁場后做勻速運動，根據(jù)安培力和重力平衡求出進入磁場的速度，結合速度位移公式求出下落的高度．
（2）在線框進入磁場的過程中運用能量轉化和守恒定律求熱量Q．
解答：解：（1）在線框以v進入磁場時，對線框受力分析如圖：
因為線框勻速運動，∴二力平衡，即：F安=mg…①
又：F安=BIL…②
而I=
E
R
…③
  E=BLv…④
又：mgh=
1
2
mv2…⑤
聯(lián)解上四式得：∴h=(
mgR
B2L2
)2?
1
2g
=0.2m…⑥
（2）在線框進入磁場的過程中應用能量轉化和守恒定律有：Q=mgL=0.1J…  ⑦
答：
（1）線框下落的高度h為0.2m；
（2）線框在上述進入磁場的過程中感應電流產生的焦耳熱Q是0.1J．
點評：本題考查了電磁感應與力學和電學的綜合，難度中等，電磁感應是高考的重點和熱點問題，需加強訓練．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，一邊長L=0.2m，質量m1=0.5kg，電阻R=0.1Ω的正方形導體線框abcd，與一質量為m2=2kg的物塊通過輕質細線跨過兩定滑輪相連．起初ad邊距磁場下邊界為d1=0.8m，磁感應強度B=2.5T，磁場寬度d2=0.3m，物塊放在傾角θ=53°的斜面上，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5．現(xiàn)將物塊由靜止釋放，經(jīng)一段時間后發(fā)現(xiàn)當ad邊從磁場上邊緣穿出時，線框恰好做勻速運動．（g取10m/s，sin53°=0.8，cos53°=0.6）求：
（1）線框ad邊從磁場上邊緣穿出時速度的大小？
（2）線框剛剛全部進入磁場時動能的大小？
（3）整個運動過程線框產生的焦耳熱為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，一邊長L，質量m2=m，電阻為R的正方形導體線框abcd，與一質量為m1=2m的物塊通過輕質細線繞過定滑輪P和輪軸Q后相聯(lián)系，Q的輪和軸的半徑之比為r1：r2=2：1．起初ad邊距磁場下邊界為L，磁感應強度B，磁場寬度也為L，且物塊放在傾角θ=53°的斜面上，斜面足夠長，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5．現(xiàn)將物塊由靜止釋放，經(jīng)一段時間后發(fā)現(xiàn)當ad邊從磁場上邊緣穿出時，線框恰好做勻速運動．（sin53°=0.8，cos53°=0.6）求：
（1）線框與物體在任一時刻的動能之比；
（2）ad邊從磁場上邊緣穿出時速度的大��；
（3）ad剛進入磁場時線框動能的大小和線框進入磁場過程中通過ab截面的電量；
（4）線框穿過磁場的運動過程產生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源：2011-2012學年四川省成都市鐵路中學高二5月月考物理試卷（帶解析） 題型：計算題

（13分）如圖所示，一邊長L= 0.2m，質量m1=0.5kg，電阻R= 0.1Ω的正方形導體線框abcd，與一質量為m2=2kg的物塊通過輕質細線跨過兩光滑的定滑輪相連。起初ad邊距磁場下邊界為d2=0.8m，磁感應強度B=2.5T，磁場寬度d1="0." 3m，物塊放在傾角θ=53°的斜面上，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5�，F(xiàn)將物塊m1由靜止釋放，經(jīng)一段時間后發(fā)現(xiàn)當ad邊從磁場上邊緣穿出時，線框恰好做勻速運動。（g取10m/s，sin53°=0.8，cos53°= 0.6）求：
  
（1）線框ad邊從磁場上邊緣穿出時速度的大�。�
（2）線框剛好全部進入磁場時動能的大��？
（3）整個運動過程線框產生的焦耳熱為多少？

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科目：高中物理 來源：2012屆北京市西城區(qū)南區(qū)高二下學期期末質量檢測物理試卷（帶解析） 題型：計算題

（16分）如圖所示，一邊長L=10cm的正方形金屬導體框abcd，從某一高度h m處開始豎直向下自由下落，其下邊進入只有水平上邊界的勻強磁場，磁感應強度B=1.0T。線框進入磁場時，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的質量m=0.1kg，電阻R=0.02，自下邊ab進入磁場直到上邊cd也進入磁場時為止，整個線框恰好能夠保持做勻速直線運動。若g=10m／s2，不計空氣阻力，求：

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

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