Question

如图甲所示，一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化图像如乙图所示，在金属线框被拉出过程中。

⑴求通过线框导线截面的电量及线框的电阻；

⑵写出水平力F随时间变化的表达式；

⑶已知在这5s内力F做功1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？

 

Answer 1

【答案】

（1）R = 4Ω  （2）F＝（0.2 t＋0.1）N　（3）

【解析】

试题分析：⑴根据q =t，由I－t图象得：q =1.25C

又根据＝＝        得R = 4Ω

⑵由电流图像可知，感应电流随时间变化的规律：I＝0.1t

由感应电流，可得金属框的速度随时间也是线性变化的，线框做匀加速直线运动，加速度a = 0.2m/s²  线框在外力F和安培力F_A作用下做匀加速直线运动，  得力F＝（0.2 t＋0.1）N

⑶ t＝5s时，线框从磁场中拉出时的速度v₅ = at =1m/s

线框中产生的焦耳热J

考点：法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律、焦耳定律