解题思路:由题意,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.根据动能定理列式得到位移与最大速度的关系.再由法拉第电磁感应定律,由电量得出棒运动的位移与电量的关系,再联立可求解稳定的速度和时间.
当棒从静止开始沿导轨运动到获得稳定速度的过程中,根据动能定理得:
Pt-μmgx-WA=[1/2mv2−0,
在此过程中,棒产生的感应电动势平均值E=
△Φ
△t],
感应电流的平均值
.
I=
E
R,
通过棒的电量 q=
.
I△t,
联立以上三式得:q=[△Φ/R]=[BLx/R],
当棒获得稳定速度后 P=μmgv+
B2L2v2
R
又 WA=Q=5.8J
代入数据联立解得,v=2m/s,t=1.5s.
答:(1)ef棒达到的稳定速度为2m/s;
(2)ef棒从静止到稳定速度的时间是1.5s.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律;电磁感应中的能量转化.
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.