问题
计算题
如图所示,宽度L=1 m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 T,框架导轨上放一根质量m=0.2 kg、电阻R=1.0 Ω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=5.8 J时获得稳定速度,此过程中,通过棒的电量q=2.8 C(框架电阻不计,g取10 m/s2)。求:
(1)ab棒达到的稳定速度;
(2)ab棒从静止到稳定速度的时间。
答案
解:(1) P=Fv ①
F安=BIL ②
③
棒稳定时F=F安+μmg ④
由①②③④联立解得v=2 m/s
(2)由能量守恒得
∵,,,△φ=BSL
∴,(直接写出式亦可得分)
联立解得t=1.5 s