Question

如圖甲所示，一邊長L=2.5m、質量m=0.5kg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、磁感應強度B=0.8T的勻強磁場中，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動，經過5s線框被拉出磁場。測得金屬線框中的電流隨時間變化圖像如乙圖所示，在金屬線框被拉出過程中。

⑴求通過線框導線截面的電量及線框的電阻；

⑵寫出水平力F隨時間變化的表達式；

⑶已知在這5s內力F做功1.92J，那么在此過程中，線框產生的焦耳熱是多少？

 

Answer 1

【答案】

（1）R = 4Ω  （2）F＝（0.2 t＋0.1）N　（3）

【解析】

試題分析：⑴根據q =t，由I－t圖象得：q =1.25C

又根據＝＝        得R = 4Ω

⑵由電流圖像可知，感應電流隨時間變化的規律：I＝0.1t

由感應電流，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動，加速度a = 0.2m/s²  線框在外力F和安培力F_A作用下做勻加速直線運動，  得力F＝（0.2 t＋0.1）N

⑶ t＝5s時，線框從磁場中拉出時的速度v₅ = at =1m/s

線框中產生的焦耳熱J

考點：法拉第電磁感應定律、牛頓第二定律、焦耳定律