Question

【題目】如圖所示,豎直放置、寬度 的框架上,放有一質量 、電阻 的導體棒MN,它們處于磁感應強度 的勻強磁場中,磁場方向與框架平面垂直。用電動機無初速牽引導體棒上升,當上升到h=3.8m時,獲得穩定的速度,導體棒上產生的熱量Q=2.0J,電動機牽引棒時,電壓表、電流表的讀數分別為U=7.0V、I=1.0A,電動機內阻r=1.0。不計其它電阻及一切摩擦,導體棒與框架始終接觸良好,取重力加速度 。求:

(1)棒能達到的穩定速度的大小;

(2)棒從靜止至達到穩定速度所需要的時間。

Answer 1

【答案】(1) （2）

【解析】本題考查電磁感應中的能量問題，需運用電動機的機械功率、動生電動勢、平衡、能量守恒等知識求解。

(1)電動機的輸出功率

電動機的輸出功率就是電動機牽引棒的拉力的功率

當棒達穩定速度時

感應電流

聯立解得：

(2) 棒從靜止至達到穩定速度的過程，由能量守恒定律得

解得：