Question

【題目】實驗小組想要探究電磁剎車的效果，在遙控小車底面安裝寬為0.1m、長為0.4m的10匝矩形線框abcd，總電阻為R＝2Ω，面積可認為與小車底面相同，其平面與水平地面平行，如圖為簡化的俯視圖。小車總質量為m＝0.2kg。小車在磁場外以恒定的功率做直線運動，受到地面阻力恒為f＝0.4N，進入磁場前已達到最大速度v＝5m/s。車頭（ab邊）剛要進入磁場時立即撤去牽引力，車尾（cd邊）剛出磁場時速度恰好為零。已知有界磁場寬度為0.4m，磁感應強度為B＝1.2T，方向豎直向下。求：

（1）進入磁場前小車所受牽引力的功率P；

（2）車頭剛進入磁場時，小車加速度a的大小；

（3）電磁剎車過程中產生的焦耳熱Q。

Answer 1

【答案】(1) 2W (2) 20m/s2 (3) 2.18J

【解析】

（1）根據P＝fv得

P＝0.4×5=2W

（2）根據

E＝nBlv

I＝

F＝nBIl

F＋f＝ma

聯立得

a＝20m/s2

（3）由能量關系可知

Q＝mv2－f·2l′

得

Q＝2.18J