如图*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...
来源:语文精选馆 3.02W
问题详情:
如图*所示,一边长L=2.5 m、质量m=0.5 kg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=0.8 T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5 s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图乙所示.在金属线框被拉出的过程中
(1)求通过线框截面的电荷量及线框的电阻.
(2)写出水平力F随时间变化的表达式.
(3)已知在这5 s内力F做功1.92 J,那么在此过程中,线框产生的焦耳热是多少?
【回答】
解析 (1)根据q=Δt,由It图象得:q=1.25 C
又根据===,得R=4 Ω.
(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I=,可得金属线框的速度随时间也是线*变化的,v==0.2t
线框做匀加速直线运动,加速度a=0.2 m/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
所以水平力F随时间变化的表达式为
F=(0.2t+0.1) N.
(3)当t=5 s时,线框从磁场中拉出时的速度v5=at=1 m/s
线框中产生的焦耳热为Q=W-mv=1.67 J.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:计算题