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如图所示,电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为l=2m、质量为m=4kg的导体棒ab,导体棒贴在竖直放置、电阻不计的金属框架上,导体棒的电阻R=0.4Ω.磁感强度B=0.5T的匀

题目详情
如图所示,电动机通过其转轴上的绝缘细绳牵引一根原来静止的长为l=2m、质量为m=4kg的导体棒ab,导体棒贴在竖直放置、电阻不计的金属框架上,导体棒的电阻R=0.4Ω.磁感强度B=0.5T的匀强磁场方向垂直金属框架所在平面.当导体棒在电动机牵引下获得稳定速度时,电动机电路上的电压表、电流表的读数分别为220V、1A,电动机线圈电阻为20Ω,不计摩擦,g取10m/s 2 ,求:
(1)导体棒的稳定速度是多少?
(2)稳定后ab两端的电势差U ab 为多大?
▼优质解答
答案和解析
(1)达到稳定速度v时ab棒为匀速,所以拉力 F=F +mg
其中安培力F =BIl=B
Blv
R
l=
B 2 l 2 v
R

由功率关系得 UI-I 2 r=Fv=
B 2 l 2 v 2
R

代入数据化简得:v 2 +16v-80=0
解之得:v=4m/s
(2)ab棒中感应电流I=
Blv
R
=
0.5×2×4
0.4
A=10A
U ab =IR=10×0.4V=4V
答:
(1)导体棒的稳定速度是4m/s.
(2)稳定后ab两端的电势差U ab 为4V.