如图，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R，在金属线框的下方有一匀强磁场区，MN和是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc

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如图，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R，在金属线框的下方有一匀强磁场区，MN和

是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直，现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，下图2是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度一时间图象，图象中坐标轴上所标出的字母均为已知量，求：

（1）金属框的边长；
（2）磁场的磁感应强度；
（3）金属线框在整个下落过程中所产生的热量。

答案

（1）

（2）

（3）

解析

1）金属框进入磁场过程中做匀速直线运动，速度为v₁，运动时间为t₂－t₁，所以金属框的边长

（2）在金属框进入磁场的过程中，金属框所受安培力等于重力

（3）金属框进入磁场过程中产生热量Q₁，出磁场时产生热量Q₂

举一反三

如图所示，两足够长且间距L＝1m的光滑平行导轨固定于竖直平面内，导轨的下端连接着一个阻值R＝1Ω的电阻。质量为m＝0.6kg的光滑金属棒MN靠在导轨上，可沿导轨滑动且与导轨接触良好，整个导轨处在空间足够大的垂直平面向里的匀强磁场中，磁感应强度B=1T。现用内阻r＝1Ω的电动机牵引金属棒MN，使其从静止开始运动直到获得稳定速度，若上述过程中电流表和电压表的示数始终保持1A和8V不变（金属棒和导轨的电阻不计，重力加速度g取10m/s²），求：

（1）电动机的输出功率；
（2）金属棒获得的稳定速度的大小；
（3）若金属棒从静止开始运动到获得稳定速度的过程中，棒上升的高度为1m，该过程中电阻R上产生的电热为0.7J，求此过程中经历的时间。

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如图所示为某一电路的俯视图，空中存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，在同一水平面上固定着平行金属轨道MN和PQ，两道轨间的距离为l。金属杆ab沿垂直轨道方向放置在两轨道上，金属杆ab在MN和PQ间的电阻为r，且与轨道接触良好。与两轨道连接的电路中有两个阻值相同的电阻R₁和R₂，且R₁=R₂=R，电阻R₂与一电容器串联，电容器的电容为C，轨道光滑且不计轨道的电阻。若金属杆ab在某一水平拉力的作用下以速度v沿金属轨道向右做匀速直线运动，那么在此过程中：

（1）流过电阻R₁的电流为多大？
（2）电容器的带电量为多大？
（3）这个水平拉力及其功率分别为多大？

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用均匀的金属丝绕成的长方形线框ABCD，AB=CD=30厘米，AC=CD=10厘米，线框可以绕AB、CD边上的O、O′轴以角速度ω=200弧度/秒匀速转动，并且使线框的一部分处在大小为1特的有界匀强磁场中，O、O′恰在磁场边界上，AO=CO′=20厘米，初始时，线框的1/3处于磁场中且其平面垂直于磁场，如图，以O点电势高于O′点时为正，在U-t坐标系中作出OO′间电压随时间变化的关系图(两个周期)，并注明必要的坐标值及其计算过程.

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光滑平行金属导轨长L＝2m，二导轨间距d＝0.5m，轨道平面与水平面的夹角为θ＝30°，导轨上端接一阻值为R＝0.5 W的电阻，其余电阻不计，轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度B＝1T．有一不计电阻的金属棒ab的质量m＝0.5kg，放在导轨最上端，如图所示．当ab棒从最上端由静止开始自由下滑，到达底端脱离轨道时，电阻R上产生的热量为Q＝1J，求：

（1）当棒的速度为v＝2 m/s时，它的加速度是多少？
（2）棒下滑的最大速度是多少？
（3）棒下滑过程中通过电阻R的最大电流是多少？

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如图所示，光滑绝缘的水平桌面上有一有界匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，虚线MN为磁场的边界。单匝正方形均匀导线框abcd，边长为L，总电阻为R，当导线框在外力的作用下以速度v匀速进入磁场区域的过程中（ab边始终保持与MN平行）。求：

⑴ 线框中产生的感应电动势E
⑵ 线框a、b两点的电势差
⑶ 导线框在进入磁场的过程中外力的大小。

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