Question

正方形金属线框abcd，每边长l=0.1m，总质量m=0.1kg，回路总电阻R=0.02Ω，用细线吊住，线的另一端跨过两个定滑轮，挂着一个质量为M=0.14kg的砝码．线框上方为一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场区，如图，线框abcd在砝码M的牵引下做加速运动，当线框上边ab进入磁场后立即做匀速运动．接着线框全部进入磁场后又做加速运动（g=10m/s²）．问：
（1）线框匀速上升时磁场对线框的作用力多大？
（2）线框匀速上升时速度多大？
（3）线框上升过程中产生了多少电热？

Answer 1

（1）线框匀速上升受力平衡有：
F_拉=mg+F_安
质量为M=0.14kg的砝码匀速下降受力平衡有：
F_拉=Mg    
解得：F_安=Mg-mg=0.4N
（2）根据安培力公式得：F_安=BIL 
 I=

E

R

E=BLV    
V=3.2m/s
（3）在匀速上升中有电流产生，整体动能不变，重力势能减小转化成线框产生的热量．
对整体运用能量守恒得：
E_电=Mgl-mgl=0.04J
答：（1）线框匀速上升时磁场对线框的作用力是0.4N
（2）线框匀速上升时速度是3.2m/s
（3）线框上升过程中产生了0.04J热量．