问题
问答题
如图所示，电动机用轻绳牵引一根原来静止的长为L=1m，质量m=0.1kg的导体棒AB，导体棒电阻为R=1Ω，导体棒与竖直形金属框架有良好接触，框架处在如图所示方向的磁感应强度B=1T的匀强磁场中，且足够长．当导体棒上升h=4m的高度时恰好获得稳定速度．已知在电动机牵引导体棒时，电路中电压表和电流表示数分别稳定在U=7V和I=1A，电动机自身内阻r=1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，g取10m/s2．试求：
（1）导体棒的稳定速度是多大；
（2）导体棒从静止到速度稳定共用1s时间，则在此过程中棒上产生的焦耳热是多少？
答案
（1）当导体棒做匀速运动时达到稳定状态，导体棒的稳定速度为v，则由
感应电动势E=BLv，电流I=
，安培力FA=BIL，得到FA=E R
①B2L2v R
根据能量守恒得
UI=I2r+（mg+FA）②
将①代入②得
UI=I2r+（mg+
）vB2L2v R
代入解得 v=2m/s．
（2）导体棒从静止到速度稳定过程，根据能量守恒得
UIt=I2rt+mgh+Q+
mv21 2
代入解得
Q=1.8J
答：
（1）导体棒的稳定速度是2m/s；
（2）导体棒从静止到速度稳定共用1s时间，则在此过程中棒上产生的焦耳热是1.8J．
