题目内容
如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形金属线框,平放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上。t=0s时,金属线框的一边ab与磁场的边界MN重合.在变力F作用下金属线框由静止开始向左运动,测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图(乙)所示.已知金属线框的总电阻为R=4.0Ω.
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(1)试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流方向;
(2)t=5s时,金属线框的速度v;
(3)已知在5s内力F做功1.92J,那么,金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少?
(4)金属线框即将离开磁场时拉力F的大小。
【答案】
(1)逆时针(或abcda)(2)1m/s(3)1.67J…(4)F=1.1N
【解析】(1)由楞次定律(或右手定则),线框中感应电流的方向为逆时针(或abcda)…(3分 )
(2)设t=5.0s时的速度为v,据题意有:BLv=IR (2分)
m/s=1m/s… (2分)
(3)t=5.0s时的速度为v=1m/s,整个过程中线框中产生的焦耳热为Q,根据功能关系有:
(2分)
由上述两式解得:
J=1.67J… (2分)
(4)线框在t=5s时即将离开磁场,线框的加速度:a=v/t=1/5=0.2m/s2 ( 2分)
由牛顿第二定律得:F-BIL=ma 代入数据得F=1.1N ( 2分)
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