如圖*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...
問題詳情:
如圖*所示,一邊長L=2.5 m、質量m=0.5 kg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=0.8 T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5 s線框被拉出磁場,測得金屬線框中的電流隨時間變化的圖象如圖乙所示.在金屬線框被拉出的過程中
(1)求通過線框截面的電荷量及線框的電阻.
(2)寫出水平力F隨時間變化的表達式.
(3)已知在這5 s內力F做功1.92 J,那麼在此過程中,線框產生的焦耳熱是多少?
【回答】
解析 (1)根據q=Δt,由It圖象得:q=1.25 C
又根據===,得R=4 Ω.
(2)由電流圖象可知,感應電流隨時間變化的規律:I=0.1t
由感應電流I=,可得金屬線框的速度隨時間也是線*變化的,v==0.2t
線框做勻加速直線運動,加速度a=0.2 m/s2
線框在外力F和安培力FA作用下做勻加速直線運動,F-FA=ma
所以水平力F隨時間變化的表達式為
F=(0.2t+0.1) N.
(3)當t=5 s時,線框從磁場中拉出時的速度v5=at=1 m/s
線框中產生的焦耳熱為Q=W-mv=1.67 J.
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:計算題