13. 一边长为L、质量为m 的正方形金属细框,每边电阻为 $R _ { 0 } { \mathrm { : } }$ ,置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上。宽度为2L 的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两虚线为磁场边界,如图(a)所示。
(1)使金属框以一定的初速度向右运动,进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行,金属框完全穿过磁场区域后,速度大小降为它初速度的一半,求金属框的初速度大小。
(2)在桌面上固定两条光滑长直金属导轨,导轨与磁场边界垂直,左端连接电阻 $R _ { 1 } = 2 R _ { 0 }$ ,导轨电阻可忽略,金属框置于导轨上,如图(b)所示。让金属框以与(1)中相同的初速度向右运动,进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求在金属框整个运动过程中,电阻 $R _ { 1 }$ 产生的热量。
图(a)
图(b)
参考答案
(1) $\frac { B ^ { 2 } L ^ { 3 } } { m R _ { 0 } }$; (2) $\frac { 3 B ^ { 4 } L ^ { 6 } } { 2 5 m R _ { 0 } ^ { 2 } }$