题目

题型：不详难度：来源：

如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场，整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f，且线框不发生转动．求：
（1）线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v₂；
（2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v₁；
（3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q．

答案

（1）线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间有
mg=f+

B2a2v2

R

，解得v₂=

(mg-f)R

B2a2

线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v₂=

(mg-f)R

B2a2

（2）由动能定理，线框从离开磁场至上升到最高点的过程
0-（mg+f）h=0-

1

2

mv₁²①
线圈从最高点落至进入磁场瞬间：
（mg-f）h=

1

2

mv₂²②
由①②得v₁=

mg+f mg-f

v2=

(mg)2-f2

R

B2a2

线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v₁=

(mg)2-f2

R

B2a2

（3）线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有：

1

2

mv₀²-

1

2

mv₁²=Q+（mg+f）（a+b）而v₀=2v₁
Q=

3

2

m[(mg)2-f2]

R2

B4a4

-(mg+f)(a+b)
线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q=

3

2

m[(mg)2-f2]

R2

B4a4

-(mg+f)(a+b)