题目内容
【题目】如图甲所示,一边长L=2.5m、质量=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像如乙图所示,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总电阻
(2)分析线框运动性质并写出水平力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】(1)4Ω(2)F=(0.2 t+0.1)N (3)1.67J
【解析】(1)根据q=t,由I-t图象得,q=1.25C
又根据
得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I=,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
得F=(0.2t+0.1)N
(3)t=5s时,线框从磁场中拉出时的速度v5=at=1m/s
由能量守恒得:W=Q+mv52
线框中产生的焦耳热Q=Wmv52=1.67J
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