问题 计算题

如图所示,宽度L=1.0m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=1.0T,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,现牵引力F以恒定功率P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=7.0J时获得稳定速度,速度大小为3.0m/s,此过程中通过棒的电量q=4.1C。框架电阻不计,g取10m/s2

求:

(1)当棒的速度到达稳定时,棒ab所受的安培力的大小和方向。

(2) 牵引力F的恒定功率P为多大?

(3)ab棒从静止到稳定速度的时间多少?

答案

(1)FB="3" N向左(2)P=12W(3)t=1s

题目分析:(1)设棒获得的稳定速度为v

E=BLV      ……………①       (1分) 

       ……………②    (1分)

       ……………③      (1分)

联解①②③得:FB="3" N   ……………(1分)   

方向向左      ……………(1分)

(2)当棒稳定时:

      ……………④   (2分)

         ……………⑤    (2分 )                   

联解①②③④⑤得:P=12W     …………   (1分)

(3)设所经历的时间为t,棒发生的位移为x,由能量守恒得:

         ……………⑥       (2分)

                      ……………⑦       (1分)

                       ……………⑧       (1分)

                 ……………⑨       (2分)

联解⑥⑦⑧⑨得:t=1s            ……………      (1分)

点评:对于电磁感应的综合问题要做好电流、安培力、运动、功能关系这四个方面的分析,同时这类问题涉及知识点多,容易混淆,要加强练习,平时注意知识的理解与应用

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