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=1

◎ 题目

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?
魔方格

◎ 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=
E
R
,安培力FA=BIL,得到FA=
B2L2v
R

根据能量守恒得
   UI=I2r+(mg+FA)②
将①代入②得
   UI=I2r+(mg+
B2L2v
R
)v
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+
1
2
mv2

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.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“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=1…”主要考查了你对  【共点力的平衡】,【电功】,【电功率】,【闭合电路欧姆定律】,【磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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