Question

（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

（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？

Answer 1

（1）根据q= . I t ，由I-t图象得，q=1.25C         又根据 . I = . E R = △φ tR = B L 2 Rt 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 I= BLv R ，可得金属框的速度随时间也是线性变化的， v= RI BL =0.2t 线框做匀加速直线运动，加速度a=0.2m/s 2 ． 线框在外力F和安培力F A 作用下做匀加速直线运动，F-F A =ma 得F=（0.2t+0.1）N （3）t=5s时，线框从磁场中拉出时的速度v 5 =at=1m/s 由能量守恒得： W=Q+ 1 2 m v 5 2 线框中产生的焦耳热 Q=W- 1 2 m v 5 2 =1.67J