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如图1所示,边长L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形金属线框,放在磁感应强...

如图1所示,边长L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形金属线框,放在磁感应强度B=0.80T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合.在力F作用下由静止开始向左匀加速运动,在5.0s内从磁场中拉出.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图2所示.已知金属线框的总电阻R=4.0Ω.
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(1)试判断金属线框从磁场中向左拉出的过程中,线框中的感应电流方向,并在图中标出.
(2)t=2.0s时金属线框的速度和力F的大小.
(3)已知在5.0s内力F做功1.92J,那么金属线框从磁场拉出的过程中,线框中产生的焦耳热是多少?
(1)由右手定则判断感应电流方向. (2)代入速度与时间的表达式,求出速度大小.由安培力公式求出安培力,由速度表达式求出加速度,根据牛顿第二定律求出外力. (3)根据能量守恒定律求出焦耳热. 【解析】 (1)由右手定则判断出感应电流方向为逆时针.如图: (2)由电流图象得到I=0.1t A, 又:I==, 则:v==0.2t m/s  当t=2s时,v=0.4m/s,加速度:a=0.2m/s2 此时安培力:F安=BIl=0.4N, 根据牛顿第二定律,得:F-F安=ma, 代入解得:F=0.5N     (3)t=5s时,v=1m/s 则由能量守恒定律得Q=W-mv2=1.67J 答:(1)感应电流方向为逆时针.     (2)t=2.0s时金属线框的速度大小为0.4m/s,水平外力的大小为0.5N.     (3)金属线框从磁场拉出的过程中产生的焦耳热为1.67J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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