如图所示,在质量为

的小车上,固定着一个质量为

、电阻

的矩形单匝线圈

(各边单位长度电阻完全相同),其中

边水平,

边竖直,

边长为

,

边长为

.小车载着线圈在光滑水平面上一起以

的速度运动,随后进入一水平有界匀强磁场(磁场宽度大于小车长度).磁场方向与线圈平面垂直并指向纸内,磁感应强度大小

.已知线圈与小车之间绝缘,小车长度与线圈

边长度相同.求:


(1)若小车一直保持

的速度匀速运动,直至从磁场中再次穿出,已知磁场宽度为

,以

边刚进入磁场的瞬间为计时起点,至

边刚穿出磁场计时结束,在图4.2中画出线框

两点间的电势差

随时间

变化的图象,要求标出各段电势的值和电势变化的时刻.
(2)若小车在水平方向不受安培力以外的其他作用力,求.
(3)小车进入磁场的过程中流过线圈横截面的电量

;
(4)小车完全进入磁场后的速度

;
(5)设小车完全穿出磁场后的速度为

,证明无论磁感应强度

为何值,

、

和

间都满足关系:

.