Question

【题目】导体棒MN的电阻R＝2 Ω，质量m＝0.1kg，长L＝0.5m，导体棒架在光滑的金属框架上，金属框架与水平面的夹角为30°，如图所示，它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直.1s后导体棒沿斜面向上滑行的距离是3m时，MN刚好获得稳定的速度，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为5V、1A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，求：

(1)导体棒能达到的稳定速度；

(2)导体棒上产生的热量．

Answer 1

【答案】(1) v＝4 m/s (2) Q＝1.7 J

【解析】【试题分析】导体棒在电动机牵引力的作用下，先做加速度减小的加速度运动，后做匀速运动，达到稳定状态，此时棒受力平衡，即绳的牵引力与重力、安培力平衡．电动机的输出功率等于输入的电功率与内部消耗的热功率之差。

(1)电动机的机械功率P＝UI－I2r＝4 W

导体棒在斜面上受力如图所示，

导体棒在拉力F的作用下做加速度越来越小的加速运动，当导体棒达到稳定速度时，受力平衡，则mgsin α＋FA＝F

即

解得v＝4 m/s.

(2)在导体棒上升的过程中能量守恒

解得Q＝1.7J.