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如图所示,倾角θ=30°、宽度L=1m的足够长的U形平行光滑金属导轨固定在磁感应...

如图所示,倾角θ=30°、宽度L=1m的足够长的U形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1T,范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向下.用平行于轨道的牵引力拉一根质量m=0.2kg、电阻R=1Ω放在导轨上的金属棒ab,使之由静止沿轨道向上运动,牵引力做功的功率恒为6W,当金属棒移动2.8m时,获得稳定速度,在此过程中金属棒产生的热量为5.8J,不计导轨电阻及一切摩擦,取g=10m/s2.求:
(1)金属棒达到稳定时速度是多大?
(2)金属棒从静止达到稳定速度时需的时间多长?

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(1)本题和机车以恒定的功率启动类似,当达到稳定速度时,导体棒所受牵引力和阻力相等,根据P=Fv=fv可正确解答. (2)金属棒做变速运动,不能根据运动学公式求解,由于功率保持不变,外力F做功为W=Pt,因此可以根据功能关系求解, 【解析】 (1)金属棒沿轨道向上运动过程中,受到重力、牵引力、安培力三个力的作用,当三力平衡时,速度达到稳定,此时根据:P=Fv有 =mgsinθ+ 代入数据得:v=2m/s. 故金属棒达到稳定时速度是:v=2m/s. (2)设金属棒从静止达到稳定速度时所需的时间为t,根据动能定理,有: 代入数据解得:t=1.5s. 故金属棒从静止达到稳定速度时需的时间:t=1.5s.
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考点分析:
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(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端.
(2)在铁块到达木板左端的过程中,恒力F对铁块所做的功.
(3)在铁块到达木板左端时,铁块和木板的总动能.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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