Question

如图所示，宽度 L =1.0m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 =1

如图所示，宽度 L =1.0m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 =1.0T，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，现牵引力 F 以恒定功率P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），当棒的电阻 R 产生热量 Q =7.0J时获得稳定速度，速度大小为3.0m/s，此过程中通过棒的电量 q =4.1C。框架电阻不计， g 取10m/s 2 。 求：（1）当棒的速度到达稳定时，棒ab所受的安培力的大小和方向。(2) 牵引力F的恒定功率P为多大？（3） ab 棒从静止到稳定速度的时间多少？

Answer 1

（1）F B ="3" N向左（2） P =12W（3） t =1s

试题分析：（1）设棒获得的稳定速度为 v ， E=BLV      ……………①       （1分）         ……………②    （1分）        ……………③      （1分） 联解①②③得：F B ="3" N   ……………(1分)    方向向左      ……………(1分) (2)当棒稳定时：       ……………④   （2分）          ……………⑤    (2分 )                    联解①②③④⑤得： P =12W     …………   （1分） （3）设所经历的时间为 t ，棒发生的位移为 x ，由能量守恒得：          ……………⑥       （2分）                       ……………⑦       （1分）                        ……………⑧       （1分）                  ……………⑨       （2分） 联解⑥⑦⑧⑨得： t =1s            ……………      （1分） 点评：对于电磁感应的综合问题要做好电流、安培力、运动、功能关系这四个方面的分析，同时这类问题涉及知识点多，容易混淆，要加强练习，平时注意知识的理解与应用