Question

如圖所示，豎直放置、寬度L＝1.0m的框架上，放有一質(zhì)量m＝0.1kg、電阻R＝1.0Ω的導(dǎo)體棒MN，它們處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與框架平面垂直。用電動(dòng)機(jī)無(wú)初速牽引導(dǎo)體棒上升，當(dāng)上升到h＝3.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量Q＝2.0J，電動(dòng)機(jī)牽引棒時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為U＝7.0V、I＝1.0A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r＝1.0Ω。不計(jì)其它電阻及一切摩擦，導(dǎo)體棒與框架始終接觸良好，取重力加速度g＝10 m/s² 。求：

（1）棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度的大小v；

（2）棒從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間t。

 

Answer 1

【答案】

（1）2m/s （2）1s

【解析】

試題分析：（1）電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：W    

電動(dòng)機(jī)的輸出功率就是電動(dòng)機(jī)牽引棒的拉力的功率，      

當(dāng)棒達(dá)穩(wěn)定速度時(shí)         

感應(yīng)電流    

解得棒達(dá)到的穩(wěn)定速度為m/s    

（2）由能量守恒定律得：  

解得 t=1s    

考點(diǎn)：閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化

點(diǎn)評(píng)：抓住金屬棒穩(wěn)定狀態(tài)，從電動(dòng)機(jī)的輸入功率減去電動(dòng)線(xiàn)圈消耗的功率等于電動(dòng)機(jī)輸出功率．在金屬棒上升過(guò)程中由于非勻加速，故不能用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出，則選擇動(dòng)能定理