Question

【題目】如圖甲所示，一邊長L＝2.5 m、質(zhì)量m＝0.5 kg的正方形金屬線框，放在光滑絕緣的水平面上，整個裝置放在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8 T的勻強(qiáng)磁場中，它的一邊與磁場的邊界MN重合，在水平力F作用下由靜止開始向左運(yùn)動，經(jīng)過5 s線框被拉出磁場，測得金屬線框中的電流隨時間變化的圖象如圖乙所示．在金屬線框被拉出的過程中，求：

（1）求通過線框截面的電荷量及線框的電阻．

（2）寫出水平力F隨時間變化的表達(dá)式．

（3）已知在這5 s內(nèi)力F做功1.92 J，那么在此過程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

Answer 1

【答案】(1) ； (2) (3)

【解析】解：（1）根據(jù)q=，由I﹣t圖象得，q=1.25C

又根據(jù)

得R=4Ω．

（2）由電流圖象可知，感應(yīng)電流隨時間變化的規(guī)律：I=0.1t

由感應(yīng)電流，可得金屬框的速度隨時間也是線性變化的，

線框做勻加速直線運(yùn)動，加速度a=0.2m/s2．

線框在外力F和安培力FA作用下做勻加速直線運(yùn)動，F﹣FA=ma

得F=（0.2t+0.1）N

（3）t=5s時，線框從磁場中拉出時的速度v5=at=1m/s

由能量守恒得：

線框中產(chǎn)生的焦耳熱