Question

如圖所示，電動機(jī)M牽動一根原來靜止的長L=1m、質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒AB，其電阻R=1Ω，導(dǎo)體棒架在豎直放置的框架上，一勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T，方向垂直框架所在平面．導(dǎo)體棒在電動機(jī)所帶繩子拉力的作用下從靜止開始上升一定高度時(shí)獲得穩(wěn)定的速度．電動機(jī)牽動棒時(shí)，伏特表、安培表的讀數(shù)分別為U=7V，I=1A，電動機(jī)內(nèi)阻r=1Ω．不計(jì)框的電阻及一切摩擦，則棒的穩(wěn)定速度是

 

m/s．

Answer 1

分析：金屬棒在電動機(jī)的牽引下從靜止運(yùn)動一定距離后達(dá)穩(wěn)定速度，并產(chǎn)生了焦耳熱．而由電動機(jī)的輸入電壓、電流再結(jié)合線圈內(nèi)阻可求出電動的輸出功率．則由能量守恒定律可算出穩(wěn)定速度大�。�

解答：解：電動機(jī)輸入功率P₁=IU=7W  ①
電動機(jī)輸出功率使MN棒增加重力勢能，并產(chǎn)生感應(yīng)電流伴隨著內(nèi)能．
   金屬棒受到的安培力：F=BIL=BL×

BLv

r+R

=

B2L2v

r+R

②
電動機(jī)輸出功率P₂=（mg+F）v            ③
由能量守恒得P₁-I²r_M=P₂              ④
由①②③④且代入數(shù)據(jù)得：v=2m/s（v′=-3m/s舍去）
故答案為：2m/s

點(diǎn)評：抓住金屬棒穩(wěn)定狀態(tài)，從電動機(jī)的輸入功率減去電動線圈消耗的功率等于電動機(jī)輸出功率．在金屬棒上升過程中由于非勻加速，故不能用運(yùn)動學(xué)公式求出，則選擇動能定理．緊扣過程受到哪些力，又有哪些力做功，做正功還是負(fù)功．