题目

题型：同步题难度：来源：

如图甲所示，一边长L＝2.5 m、质量m＝0.5 kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置处在方向竖直向上、磁感应强度B＝0.8 T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5 s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图乙所示，在金属线框被拉出的过程中．
(1)求通过线框导线截面的电荷量及线框的电阻；
(2)写出水平力F随时间变化的表达式；
(3)已知在这5 s内力F做功1.92 J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？

答案

解：(1)根据q＝t，由I－t图象得：q＝1.25 C
又根据，得R＝4 Ω
(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，v＝＝0.2t
线框做匀加速直线运动，加速度a＝0.2 m/s²
线框在外力F和安培力F_A作用下做匀加速直线运动，F－F_A＝ma
得力F＝(0.2t＋0.1)N
(3)t＝5 s时，线框从磁场中拉出时的速度v₅＝at＝1 m/s
线框中产生的焦耳热Q＝W－mv₅²＝1.67 J