Question

【題目】如圖所示，匝數(shù)為100匝、面積為0．01m2的線圈，處于磁感應(yīng)強度B1為T的勻強磁場中。當線圈繞O1O2以轉(zhuǎn)速n為300r/min勻速轉(zhuǎn)動時，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V、1A。電動機的內(nèi)阻r為1Ω，牽引一根原來靜止的、長L為1m、質(zhì)量m為0．2kg的導(dǎo)體棒MN沿軌道上升。導(dǎo)體棒的電阻R為1Ω，架在傾角為30°的框架上，它們處于方向與框架平面垂直、磁感應(yīng)強度B2為1T的勻強磁場中。當導(dǎo)體棒沿軌道上滑1．6m時獲得穩(wěn)定的速度，這一過程中導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為4J。不計框架電阻及一切摩擦，g取10m/s2。求：

（1）若從線圈處于中性面開始計時，寫出電動勢的瞬時表達式；

（2）導(dǎo)體棒MN的穩(wěn)定速度；

（3）導(dǎo)體棒MN從靜止到達到穩(wěn)定速度所用的時間。

Answer 1

【答案】（1） （2） （3）

【解析】

試題分析：（1）線圈轉(zhuǎn)動過程中電動勢的最大值為：

則從線圈處于中性面開始計時的電動勢瞬時值表達式為：

（2）電動機的電流：

電動機的輸出功率：

又

而棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流：

穩(wěn)定時棒處于平衡狀態(tài)，故有：

由以上各式代入數(shù)值，解得棒的穩(wěn)定速度：，（舍去）

（3）由能量守恒定律得：

其中

解得：