Question

（10分）電阻為R的矩形導線框abcd,邊長ab=l, ad=h,質量為m，自某一高度自由落體,通過一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里,磁場區域的寬度為h ，如圖，若線框恰好以恒定速度通過磁場，則線框內產生的焦耳熱為多少？(不考慮空氣阻力)

Answer 1

解析：

解法一： 由能量守恒定律，線框通過磁場時，重力勢能減少，產生感應電流，重力勢能轉化為電能，電流使電路產生焦耳熱，電能又轉化為內能， 所以有

Q＝2mgh

解法二：對線框穿過磁場的過程應用動能定理，此過程中重力做正功，安培力做負功，動能變化量為零，有

mg2h－W_安＝0， W_安＝mg2h

重力做正功，重力勢能減少，安培力做負功，線框的感應電能增加，所以線框的焦耳熱增加，即Q= W_安=mg2h

領悟：①用能量守恒的觀點思考，理清能量轉化和轉移的方向，結果自然顯現出來�、�克服安培力做功，感應電能增加，電能又向內能轉化，故線框的焦耳熱增加。