Question

【题目】如图所示，空间等间距分布着水平方向的3个条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B＝1T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5m，现有一边长l=0.1m、质量m=0.02kg、电阻R＝0.1Ω的单匝正方形线框MNOP，在水平恒力F=0.3N的作用下由静止开始从左侧磁场边缘水平进入磁场，在穿出第3个磁场区域过程中水平方向做匀速运动，取g=10m/s2。求：

（1）线框在穿出第3个磁场区域时的水平分速度；

（2）线框从开始进入磁场到完全穿出第3个磁场区域所用的时间；

（3）线框完全穿出第3个磁场区域时的速度。

Answer 1

【答案】(1) 3m/s(2) 0.4s(3) 5m/s，与竖直方向夹角37°

【解析】（1）线框穿出第3个磁场区域时水平合力为零，即，

其中感应电流，，解得；

（2）设线框从开始进入磁场到完全穿出第3个磁场区域的时间为t，由水平方向动量定理有，其中

解得t=0.4s

（3）竖直分速度，合速度；

设速度与竖直方向夹角为θ，则，即