(2005•南通模拟)如图所示,在光滑的水平面上有两个方向相反的匀强磁场垂直穿过,磁场的宽度均为L,磁感应强度大小均为B
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解题思路:(1)分三段:线圈进入磁场的过程、线圈从左侧磁场进入右侧磁场、线圈离开磁场的过程,分别求出安培力,根据功的公式求解.

(2)根据动量定理,分别研究以上三个过程,得到三段过程运动速度与电量的关系,根据法拉第定律、欧姆定律得到电量的关系,求出三个过程的速度关系,再根据能量守恒求解热量.

(1)线圈进入磁场的过程中,安培力做功

W1=F1a=(I1aB)a=(

Bav

RaB)a=

B2a3v

R

线圈从左侧磁场进入右侧磁场的过程中,

安培力做功W2=F2a=(2I2aB)a=(2[2Bav/R]aB)a=

4B2a3v

R

线圈离开磁场的过程中,安培力做功

W3=F3a=(I3aB)a=([Bav/RaB)a=

B2a3v

R]

整个过程中外力做功等于安培力做的总功

W=W1+W2+W3=

6B2a3v

R

(2)设线圈进入磁场前的初速度为v0,在左侧磁场中运动的速度为v1,线圈在右侧磁场中运动的速度为v2,线圈的质量为m

线圈在进入磁场过程中,根据动量定理得:

-

.

F1t1=-(

.

I1aB)t1=mv1-mv0

又感应电荷量q1=

.

I1t1

即-q1aB=mv1-mv0

线圈从左侧磁场进入右侧磁场的过程中,同理可得:

-2F2t2=-2(

.

I2aB)t2=mv2-mv1

即-2q2aB=mv2-mv1

线圈离开磁场的过程中,同理可得:

-

.

F3t3=-(

.

I3aB)t3=-mv2

即-q3aB=0-mv2

又感应电荷量q1=

△Φ1

R,q2=

△Φ2

R,q3=

△Φ3

R

其中△Φ1=△Φ2=Ba2,△Φ3=2Ba2

所以q2=2q1,q3=q1

由①②③式解得v1=

5

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: 本题首先能分段研究安培力的大小,难点是运用动量定理列式,结合电量关系,求三段过程速度关系.

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