Question

如图所示，一个质量m=16g，长d=0.5m，宽L=0.1m，电阻R=0.1Ω的矩形线框从高处自由落下，经过h₁=5m高度，下边开始进入一个跟线框平面垂直的匀强磁场，线框进入磁场时恰好匀速下落。已知磁场区域的高度h₂=1.55m，求：

（1）磁场的磁感应强度多大？

（2）线框下边将要出磁场时的速率；

（3）线框下边刚离开磁场时感应电流的大小和方向。

Answer

（1）0.4T（2）11m/s（3）4.4A，垂直纸面向里看为顺时针方向。

【解析】（1）线框下边刚进入磁场时的速度为：
 线框所受的安培力大小为为：
 由于线框进入磁场时恰好匀速运动，重力和安培力平衡，则有：mg=F
则得，磁场的磁感应强度为：

（2）线框完全在磁场中下落的高度：h′=h2-d=1.05m
线框完全在磁场中磁通量不变，不产生感应电流，不受安培力，所以线框做加速度为g的匀加速直线运动，则线框下边将要出磁场时的速率为：

（3）线框下边刚离开磁场时感应电流的大小

由右手定则判断可知：线框下边中感应电流方向向右．

点睛：本题在电磁感应中属于常规题，从力的角度研究电磁感应现象，根据受力情况分析线圈的运动情况，并运用运动学公式求解速度．运用电磁感应的基本规律和力学知识结合求解．