如图14甲所示,边长l=2.5 m、质量m=0.5 kg的正方形金属线框,放在磁感

如图14甲所示,边长l=2.5 m、质量m=0.5 kg的正方形金属线框,放在磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合。在力F作用下由静止开始向左运动,在5.0 s内从磁场中拉出。测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示。已知金属线框的总电阻R=4.0 Ω。

图14

(1)试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流的方向,并在图中标出;

(2)t=2.0 s时金属线框的速度和力F的大小;

(3)已知在5.0 s内力F做功1.92 J,那么金属线框从磁场拉出的过程中,线框中产生的焦耳热是多少?

答案

解析:本题主要考查利用图象解决实际问题的能力。根据图象可以看出感应电流均匀增加,判断金属框做匀加速直线运动,通过推导I与t的关系式找出其斜率的物理意义,代入特殊值即可求解。求解整个过程中产生的焦耳热,由于金属棒中的电流不均匀,不能直接求解,但可以利用能量转化和守恒定律进行求解。

解:(1)感应电流沿逆时针方向(图略)。

(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可得金属框的速度随时间也是线性变化的,v==0.2t,线框做匀加速直线运动。加速度a=0.2m/s2。

t=2.0 s时感应电流I2=0.2 A, v2=0.4 m/s。

安培力FA=BIL=0.8×0.2×2.5=0.4 N。

线框在外力F和安培力FA作用下做加速运动,F-FA=ma,

得力F=0.50 N。

(3)金属线框从磁场拉出的过程中,拉力做功转化成线框的动能和线框中产生的焦耳热。

t=5 s时,线框从磁场中拉出时的速度v5=1 m/s。

线框中产生的焦耳热 Q=W-mv52=1.67 J。

相关题目

阅读下面的文言文,完成后面题目。 范述曾,字子玄,吴郡
阅读下面的文言文,完成后面题目。 范述曾,字子玄,吴郡钱唐人也。幼好学,从余杭吕道惠受五经,略通章句。道惠学徒常有百数,独称述曾曰:“
列车关闭发动机进站,做匀减速直线运动,当滑行300 m时,速度减
列车关闭发动机进站,做匀减速直线运动,当滑行300 m时,速度减为原来的一半,又滑行20 s停下.求:(1)列车滑行的总路程.(2)关闭发动机时列车的速度大小.
下列事件中,你认为必须找政府解决的是: ①上下班高峰期
下列事件中,你认为必须找政府解决的是: ①上下班高峰期交通拥挤现象严重  ②某企业对境外投资决策举棋不定  ③某股票价格不断下跌  ④某公
19、说到人生追求,我们也许会吟诵,“独上高楼,望尽天涯
19、说到人生追求,我们也许会吟诵,“独上高楼,望尽天涯路”,“蜀道之难,难于上青天”,“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,这里依次引用
环保、安全的铝--空气电池的工作原理如图所示,下列有关叙
环保、安全的铝--空气电池的工作原理如图所示,下列有关叙述错误的是(    ) A.电池工作过程中,电解质溶液的pH不断增大 B.正极的电极反应式为O2
我国股份制经济发展迅速,许多国有企业进行了股份制改造
我国股份制经济发展迅速,许多国有企业进行了股份制改造,股票也成为居民投资的重要选择。下列说法正确的是 ①国有股是公有制的组成部分 ②股份
下列说法中正确的是(     ) A.加速度为零的物体,其速度一
下列说法中正确的是(     ) A.加速度为零的物体,其速度一定为零     B.物体的加速度减小时,速度一定减小 C.2 m/s2的加速度比-4 m/s2的加速度大     
如图所示为某客车在平直路面上运动的x-t图象. (1)根据图
如图所示为某客车在平直路面上运动的x-t图象. (1)根据图象说明客车在各时间段内的运动情况. (2)求各时间段内客车的速度. (3)求整个过程中客车的

最新题目