题目内容

【题目】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的图象如乙图所示,在金属线框被拉出的过程中.

1)求通过线框导线截面的电量及线框的电阻;

2)写出水平力F随时间变化的表达式;

3)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?

【答案】(1R=4Ω 2F=0.2t+0.1N 3

【解析】解:(1)根据q=,由I﹣t图象得,q=1.25C

又根据

R=4Ω

2)由电流图象可知,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FA作用下做匀加速直线运动,F﹣FA=ma

F=0.2t+0.1N

3t=5s时,线框从磁场中拉出时的速度v5=at=1m/s

由能量守恒得:

线框中产生的焦耳热

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