Question

如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升，导体棒的电阻R为1Ω，架在竖直放置的框架上，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。当导体棒上升h=3.8m时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7V、1A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，求：

（1）棒能达到的稳定速度；

（2）棒从静止至达到稳定速度所需要的时间。

Answer 1

（1）棒达到的稳定速度为m/s

（2）t=1s

解析:

（1）电动机的输出功率为：W

电动机的输出功率就是电动机牵引棒的拉力的功率，所以有

其中F为电动机对棒的拉力，当棒达稳定速度时

感应电流

由①②③式解得，棒达到的稳定速度为m/s

（2）从棒由静止开始运动至达到稳定速度的过程中，电动机提供的能量转化为棒的机械能和内能，由能量守恒定律得：

解得  t=1s