Question

如圖所示，邊長L=2.5m、質量m=0.50kg的正方形金屬線框，放在磁感應強度B=0.80T的勻強磁場中，它的一邊與磁場的邊界MN重合。在水平力作用下由靜止開始向左運動，在5.0s內從磁場中拉出。測得金屬線框中的電流隨時間變化的圖象如下圖所示。已知金屬線框的總電阻R=4.0Ω。
⑴試判斷金屬線框被拉出的過程中，線框中的感應電流方向，并在圖中標出。
⑵求t=2.0s時金屬線框的速度大小和水平外力的大小。
⑶已知在5.0s內力F做功1.92J，那么金屬線框從磁場拉出的過程中，線框中產生的焦耳熱是多少？

Answer 1

（14分）（1）感應電流沿逆時針方向。　　（1分）（2）由電流圖象可知，感應電流隨時間變化的規律：I＝0.1t （2分）由感應電流　　（1分）可得金屬框的速度隨時間也是線性變化的，　（1分）線框做勻加速直線運動。加速度　（1分）t＝2.0s，時感應電流。安培力　　　　　　　（2分）線框在外力F和安培力F_A作用下做加速運動， 　（2分）得力F＝0.50N　　（1分）（3）金屬線框從磁場拉出的過程中，拉力做功轉化成線框的動能和線框中產生的焦耳熱。t＝5s時，線框從磁場中拉出時的速度　（1分）線框中產生的焦耳熱　　（2分）