如图,宽度BC=1m的足够长的U形金属框架ABCD水平放置,框架处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,框架导轨上

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  • 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.

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