Question

（12分）如图所示，边长L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形金属线框，放在磁感应强度B=0.80T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，5.0s末时从磁场中拉出.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如下图所示.已知金属线框的总电阻R=4.0Ω，求：
（1）t=5.0s时金属线框的速度；
（2）t=4.0s时金属线框受到的拉力F的大小；
（3）已知在5.0s内力F做功1.92J，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.

Answer 1

（1）1m/s  （2）0.9N  （3）1.67J

试题分析：（1）由图可知 t=5s时 线框中电流为0.5A，        （1分）
此时线框产生的感应电动势E=BLv            （1分）
此时线框产生的感应电流                （1分）
带入数据解得:v=1m/s                                          （1分）
（2）由图可知电流I与时间成正比，又所以导线框做匀加速运动    （1分）
加速度带入数据得a=0.2m/s²                        （2分）
t=4s时，I=0.4A，由牛顿定律得  带入数据解得F=0.9N       （2分）
（3）由动能定理得：                                   （2分）
Q=1.67J                              （1分）