Question

邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，粗細(xì)均勻的正方形金屬線圈abcd，總電阻為R，質(zhì)量為m，在光滑絕緣的水平面上以初速度v滑向一有邊界的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向下，如圖（俯視圖）所示．已知線圈全部滑入磁場(chǎng)后速度為v，磁場(chǎng)的寬度大于L．
（1）從ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)，到cd邊將進(jìn)入磁場(chǎng)前，線圈的運(yùn)動(dòng)是______
   A．加速運(yùn)動(dòng)   B．減速運(yùn)動(dòng)     C．勻速運(yùn)動(dòng)      D．先加速后勻速
（2）在ab邊已進(jìn)入磁場(chǎng)，cd邊尚未進(jìn)入磁場(chǎng)的某一時(shí)刻，線圈的速度為v/2，求此時(shí)線圈中的電流I．
（3）要保持線圈以速度v勻速滑出磁場(chǎng)，需要加一外力F．求所加外力F的大小．

Answer 1

【答案】分析：（1）從ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)，到cd邊將進(jìn)入磁場(chǎng)前，線圈的ab邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到向左的安培力而做減速運(yùn)動(dòng)；
（2）ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=BLv，感應(yīng)電流為I=．
（3）要保持線圈勻速運(yùn)動(dòng)，外力F與安培力必須二力平衡，由法拉第定律、歐姆定律求出安培力，再由平衡條件求出外力F．
解答：解：（1）從ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)，到cd邊將進(jìn)入磁場(chǎng)前，線圈的ab邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，由右手定則判斷可知ab中感應(yīng)電流方向由a→b，受到的安培力向左，與速度方向相反，則線圈做減速運(yùn)動(dòng)；故選B
（2）當(dāng)線圈的速度為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=BLv₀ ①
感應(yīng)電流為 I==  ②
（3）線圈勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力F與安培力F_安大小相等，方向相反，
∵E₁=BLv ③
  I₁== ④
∴F=F_安=I₁LB= ⑤
答：
（1）B；
（2）此時(shí)線圈中的電流I為．
（3）要保持線圈以速度v勻速滑出磁場(chǎng)，需要加一外力F．所加外力F的大小為．
點(diǎn)評(píng)：本題分析和計(jì)算安培力是關(guān)鍵，根據(jù)安培力的方向判斷線圈的運(yùn)動(dòng)情況，要熟練地根據(jù)法拉第定律、歐姆定律等等規(guī)律推導(dǎo)安培力的表達(dá)式．