Question

如圖所示，電動(dòng)機(jī)M牽動(dòng)一根原來(lái)靜止的長(zhǎng)L=1m、質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒AB，其電阻R=1Ω，導(dǎo)體棒架在豎直放置的框架上，一勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T，方向垂直框架所在平面．導(dǎo)體棒在電動(dòng)機(jī)所帶繩子拉力的作用下從靜止開(kāi)始上升一定高度時(shí)獲得穩(wěn)定的速度．電動(dòng)機(jī)牽動(dòng)棒時(shí)，伏特表、安培表的讀數(shù)分別為U=7V，I=1A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r=1Ω．不計(jì)框的電阻及一切摩擦，則棒的穩(wěn)定速度是    m/s．

Answer 1

【答案】分析：金屬棒在電動(dòng)機(jī)的牽引下從靜止運(yùn)動(dòng)一定距離后達(dá)穩(wěn)定速度，并產(chǎn)生了焦耳熱．而由電動(dòng)機(jī)的輸入電壓、電流再結(jié)合線圈內(nèi)阻可求出電動(dòng)的輸出功率．則由能量守恒定律可算出穩(wěn)定速度大小．
解答：解：電動(dòng)機(jī)輸入功率P₁=IU=7W  ①
電動(dòng)機(jī)輸出功率使MN棒增加重力勢(shì)能，并產(chǎn)生感應(yīng)電流伴隨著內(nèi)能．
   金屬棒受到的安培力：F=BIL=BL×= ②
電動(dòng)機(jī)輸出功率P₂=（mg+F）v            ③
由能量守恒得P₁-I²r_M=P₂              ④
由①②③④且代入數(shù)據(jù)得：v=2m/s（v′=-3m/s舍去）
故答案為：2m/s
點(diǎn)評(píng)：抓住金屬棒穩(wěn)定狀態(tài)，從電動(dòng)機(jī)的輸入功率減去電動(dòng)線圈消耗的功率等于電動(dòng)機(jī)輸出功率．在金屬棒上升過(guò)程中由于非勻加速，故不能用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出，則選擇動(dòng)能定理．緊扣過(guò)程受到哪些力，又有哪些力做功，做正功還是負(fù)功．