题目

如图所示，边长=2.5 m、质量=0.50 kg的正方形金属线框，放在磁感应强度=0.80 T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界重合.在力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下图所示.已知金属线框的总电阻=4.0 Ω.   （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）=2.0 s时金属线框的速度和力的大小.（3）已知在5.0 s内力做功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：（1）感应电流沿逆时针方向.（2）由电流图象可知，感应电流随时间变化的规律： =0.1t由感应电流可得金属框的速度随时间也是线性变化的，=0.2t，线框做匀加速直线运动.加速度=0.20 m/s2.=2.0 s时感应电流=0.20 A, ＝0.40 m/s.安培力=0.80×0.20×2.5 N=0.40 N线框的外力和安培力作用下做加速运动，得力=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. =5 s时，线框从磁场中拉出时的速度=1 m/s.线框中产生的焦耳热=1.67 J.

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