Question

如圖所示，豎直放置、寬度L＝1.0m的框架上，放有一質量m＝0.1kg、電阻R＝1.0Ω的導體棒MN，它們處于磁感應強度B＝1.0T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＝1.0Ω。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g＝10 m/s² 。求：

（1）棒能達到的穩定速度的大小v；
（2）棒從靜止至達到穩定速度所需要的時間t。

Answer 1

（1）2m/s （2）1s

試題分析：（1）電動機的輸出功率為：W    
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    
解得棒達到的穩定速度為m/s    
（2）由能量守恒定律得：  
解得 t=1s    
點評：抓住金屬棒穩定狀態，從電動機的輸入功率減去電動線圈消耗的功率等于電動機輸出功率．在金屬棒上升過程中由于非勻加速，故不能用運動學公式求出，則選擇動能定理