(2013•蓟县一模)如图所示,宽度L=1m的足够长的U形金属框架水平放置,框架处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=

(2013•蓟县一模)如图所示,宽度L=1m的足够长的U形金属框架水平放置,框架处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,框架导轨上放一根质量m=0.2kg、电阻R=1.0Ω的金属棒ab,棒ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,现用功率恒为p=6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动(ab棒始终与导轨接触良好且垂直),当棒产生热量Q=5.8J时获得稳定速度,此过程中,通过棒的电量q=2.8C(框架电阻不计,g取10m/s2).求:
(1)此过程中ab棒的位移大小;
(2)此过程中牵引力F的冲量大小.
大猪儿329 1年前 已收到1个回答 举报

瘭虹前 种子

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解题思路:(1)由法拉第电磁感应定律,由电量公式求出棒运动的位移.
(2)ab棒达到稳定速度时合外力为0,根据平衡条件列式;然后由动量定理和能量守恒定律列式,最后联立求解.

(1)次过程中ab棒做变加速运动,设平均速度为v,运动时间为t,有:
q=It…①
I=
E平
R…②
E=BLv…③
联立①②③解得:
ab棒运动的位移:
x=vt=[qR/BL]=[2.8×1/1×1]=2.8 m
(2)ab棒在水平方向受牵引力F、摩擦力f和安培力F 三个力的作用.设稳定速度为v,此时电流为I;
设运动过程中牵引力F的冲量大小为IF,安培力F的冲量大小为IF安
根据动量定理,有:
IF-IF安-μmgt=mv-0
其中:
IF安=BILt
根据能量守恒定律,有:
Pt=μmgx+Q+[1/2]mv2
ab棒达到稳定速度时合外力为0,故:
F=μmg+F
P=Fv
F=BIL
I=
BLv
R
联立并代入数据得:IF=4.7N•s
答:(1)此过程中ab棒的位移大小为2.8m;
(2)此过程中牵引力F的冲量大小为4.7N•s.

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;动量定理.

考点点评: 本题是电磁感应中的力学问题,综合了电磁感应、电路、力学等知识.考查分析和解决综合题的能力.

1年前

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