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?
(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