一邊長為L、質(zhì)量為m的正方形金屬細(xì)框,每邊電阻為R
0,置于光滑的絕緣水平桌面(紙面)上。寬度為2L的區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,兩虛線為磁場邊界,如圖(a)所示。
(1)金屬框剛進(jìn)入磁場時(shí),說明其感應(yīng)電流的方向;
(2)使金屬框以一定的初速度向右運(yùn)動(dòng),進(jìn)入磁場。運(yùn)動(dòng)過程中金屬框的左、右邊框始終與磁場邊界平行,金屬框完全穿過磁場區(qū)域后,速度大小降為它初速度的一半,求金屬框的初速度大??;(提示:用動(dòng)量定理分析)
(3)接第(2)問的運(yùn)動(dòng)情形,求金屬框從開始到完全進(jìn)入磁場的過程當(dāng)中,通過金屬框某截面的電荷量;
(4)在桌面上固定兩條光滑長直金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌與磁場邊界垂直,左端連接電阻R
1=2R
0,導(dǎo)軌電阻可以忽略,金屬框置于導(dǎo)軌上,如圖(b)所示。讓金屬框以與(1)中相同的初速度向右運(yùn)動(dòng),進(jìn)入磁場。運(yùn)動(dòng)過程中金屬框的上、下邊框處處與導(dǎo)軌始終接觸良好。求在金屬框整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱。