Question

如图所示，两足够长且间距L＝1 m的光滑平行导轨固定于竖直平面内，导轨的下端连接着一个阻值R＝1 Ω的电阻．质量为m＝0.6 kg的光滑金属棒MN靠在导轨上，可沿导轨滑动且与导轨接触良好，整个导轨处在空间足够大的垂直平面向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝1 T．现用内阻r＝1 Ω的电动机牵引金属棒MN，使其从静止开始运动直到获得稳定速度，若上述过程中电流表和电压表的示数始终保持1 A和8 V不变(金属棒和导轨的电阻不计，重力加速度g取10 m/s²)，求：

(1)电动机的输出功率；

(2)金属棒获得的稳定速度的大小；

(3)若金属棒从静止开始运动到获得稳定速度的过程中，棒上升的高度为1 m，该过程中电阻R上产生的电热为0.7 J，求此过程中经历的时间．

Answer 1

答案：
解析：

(1)(6分)电动机的输出功率(即绳对金属棒的拉力功率)为P 　　P＝IU–I2r　　(4分) 　　P＝7 W　　(2分) 　　(2)(6分)金属棒受到拉力、重力、安培力作用向上做加速度减小的加速运动，当加速度减为零时，棒获得稳定速度，此后棒做匀速运动． 　　P＝(mg＋F安)v　　(1分) 　　F安＝BIL　　(1分) 　　E＝BLv　　(1分) 　　I＝　　(1分) 　　P＝(mg＋)v　　(1分) 　　v＝1 m/s　　(1分) 　　(3)(6分)由能量守恒 　　Pt＝mgh＋mv2＋Q　　(4分) 　　t＝1 s　　(2分)