如图所示，一质量为m1=0.1kg的小灯泡通过双股柔软轻质导线与一质量为m2=0.3kg的正方形线框连接成闭合回路（图中
1个回答
解题思路：（1）由机械能守恒定律求出线框进入磁场时的速度；
（2）由E=BLv求出感应电动势，由安培力公式求出安培力，由平衡条件求出电阻．
（3）由能量守恒定律求出小灯泡消耗的电能；由电流定义式求出电荷量．
解 （1）线框进入磁场前，整个系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：
m2gh-m1gh=[1/2]（m1+m2）v2，
代入数据解得：v=2m/s；
（2）线框匀速下落的过程中，产生的感应电动势为：E=NBLv，
线框受到的安培力：F=BIL=
NB2L2v
r+R，
对线框，由平衡条件得：
NB2L2v
r+R+m1g=m2g，
解得灯泡电阻为：R=3Ω；
（3）线框匀速下落的高度为2L，由能量守恒定律得系统消耗的电能为：
E电=2（m2-m1）gL，
消耗在小灯泡上的电能为：ER=[R/R+r]E电 ，
解得：ER=0.6J，
通过小灯泡的电荷量为：
q=It=[E/R+r]•[2L/v]=[NBLv/R+r]•[2L/v]=
2NBL2
R+r，
代入数据解得：q=0.2C；
答：（1）线框下边进入磁场的瞬间，小灯泡的速度为2m/s；
（2）小灯泡的电阻为3Ω；
（3）在线框穿过磁场区域的过程中，小灯泡消耗的电能为0.6J，通过小灯泡的电荷量为0.2C．
点评：
本题考点： 导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．
考点点评： 本题是一道电磁感应与电路相结合的综合题，分析清楚线框运动过程，应用机械能守恒定律、E=BLv、欧姆定律、平衡条件、能量守恒定律、电流定义式即可正确解题．
相关问题
