(2013•青浦区一模)(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

1个回答

  • 解题思路:(1)电流随时间线性变化,可知平均电流,根据q=

    .

    I

    t

    ,求出通过导线框截面的电量.根据法拉第电磁感应定律

    .

    E

    △φ

    △t

    .

    I

    .

    E

    R

    ,求出电阻.

    (2)根据

    I=

    BLv

    R

    ,结合电流随时间的变化规律,得出速度随时间的变化规律,从而求出加速度,根据牛顿第二定律,求出水平外力F随时间的变化关系.

    (3)求出5s末的速度,根据能量守恒求出线框中产生的焦耳热.

    (1)根据q=

    .

    It,由I-t图象得,q=1.25C

    又根据

    .

    I=

    .

    E

    R=

    △φ

    tR=

    BL2

    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/s2

    线框在外力F和安培力FA作用下做匀加速直线运动,F-FA=ma

    得F=(0.2t+0.1)N

    (3)t=5s时,线框从磁场中拉出时的速度v5=at=1m/s

    由能量守恒得:W=Q+

    1

    2mv52

    线框中产生的焦耳热Q=W−

    1

    2mv52=1.67J

    点评:

    本题考点: 法拉第电磁感应定律;牛顿第二定律;安培力;电磁感应中的能量转化.

    考点点评: 解决本题的关键掌握电动势的两个表达式.E=n△φ△t,E=BLv.以及熟练运用能量守恒定律.