Question

如圖甲所示，一邊長(zhǎng)L=2.5m、質(zhì)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(gè)裝置放在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它的一邊與磁場(chǎng)的邊界MN重合。在水平力F作用下由靜止開始向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)5s線框被拉出磁場(chǎng)。測(cè)得金屬線框中的電流隨時(shí)間變化的圖像如乙圖所示，在金屬線框被拉出的過(guò)程中。[來(lái)源:學(xué)科網(wǎng)]

⑴求通過(guò)線框?qū)Ь�截面的電量及線框的電阻；

⑵寫出水平力F隨時(shí)間變化的表達(dá)式；

⑶已知在這5s內(nèi)力F做功1.92J，那么在此過(guò)程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

 

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Answer 1

⑴ 得R = 4Ω    ⑵F＝（0.2 t＋0.1）N　                                

⑶ J　　     

解析:

⑴根據(jù)q =t，由I－t圖象得：q =1.25C　　    （2分）

  又根據(jù)＝＝                 （2分）

  得R = 4Ω                                  （1分）

⑵由電流圖像可知，感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的規(guī)律：I＝0.1t           （1分）

由感應(yīng)電流，可得金屬框的速度隨時(shí)間也是線性變化的，（1分）

線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a = 0.2m/s²                     （1分）

線框在外力F和安培力F_A作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，（1分）

得力F＝（0.2 t＋0.1）N　                                （1分）

⑶ t＝5s時(shí)，線框從磁場(chǎng)中拉出時(shí)的速度v₅ = at =1m/s          （1分）

線框中產(chǎn)生的焦耳熱J　　           （3分）