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(附加题)如图甲所示,一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框,放...

manfen5.com 满分网(附加题)如图甲所示,一边长L=2.5m、质量m=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象如乙图所示,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电阻;
(2)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?
(1)电流随时间线性变化,可知平均电流,根据q=,求出通过导线框截面的电量.根据法拉第电磁感应定律,,求出电阻. (2)根据,结合电流随时间的变化规律,得出速度随时间的变化规律,从而求出加速度,根据牛顿第二定律,求出水平外力F随时间的变化关系. (3)求出5s末的速度,根据能量守恒求出线框中产生的焦耳热. 【解析】 (1)根据q=,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,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: 线框中产生的焦耳热
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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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