解题思路:(1)牵引力F的功率恒定,使棒从静止开始先做加速度减小的变加速运动,最后做匀速运动,达到稳定.由力平衡和电磁学规律可求出稳定速度.
(2)由法拉第电磁感应定律,由电量求出棒运动的位移,再动能定理求解时间.
(1)设棒获得的稳定速度为v,则棒稳定时:
F-F安-μmg=0
又F=[P/v]
F安=BIL,I=[BLv/R] 得到F安=
B2L2v
R
得F-
B2L2v
R-μmg=0
代入数据解得:v=3m/s
(2)设所经历的时间为t,棒发生的位移为x,棒中平均电流为I.
则q=I•△t,I=[E/R],E=[△Φ/△t],得到q=[△Φ/R]=[BLx/R],x=[qR/BL]
由动能定理得:Pt-Q-μmgx=
1
2mv2
代入解得t=1s
答:(1)ab棒达到的稳定速度为3m/s.
(2)ab棒从静止到稳定速度的时间是1s.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用;牛顿第二定律.
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.