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（在圖中標出）；并寫出0～5s時間內金屬框的速度隨時間變化的表達式；

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

（1）感應電流沿逆時針方向。

（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

可得金屬框的速度隨時間也是線性變化的，

⑶線框做勻加速直線運動，加速度

t＝2.0s，時感應電流。

安培力

線框在外力F和安培力F_A作用下做加速運動，

得力F＝0.50N　

⑷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

線框中產生的焦耳熱