问题 问答题

如图所示:宽度L=1m的足够长的U形金属框架水平放置,框架处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,框架导轨上放一根质量m=0.2kg、电阻R=1.0Ω的金属棒ab,棒ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,现用功率恒为6w的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动(ab棒始终与导轨接触良好且垂直),当棒的电阻R产生热量Q=5.8J时获得稳定速度,此过程中,通过棒的电量q=2.8C(框架电阻不计,g取10m/s2).

问:(1)ab棒达到的稳定速度多大?

(2)ab棒从静止到稳定速度的时间多少?

答案

(1)功率:P=Fv①

根据安培力公式:F=BIL②

根据欧姆定律:I=

BLv
R
…③

又棒稳定时:F=F+μmg…④

由①②③④联立解得:v=2m/s

(2)由能量守恒得:Pt=Q+μmgs+

1
2
mv2

因为q=It

I=

E
R

E=

△φ
△t

△φ=BSL

所以S=

qR
BL

由①②联立解得:t=1.5s

答:(1)ab棒达到的稳定速度2m/s;

(2)ab棒从静止到稳定速度的时间1.5s.

单项选择题
单项选择题