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如图所示,间距为1m的平行导轨,水平固定放置在磁感应强度为1T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在平面,导轨一端跨接一个阻值为R=0.4Ω的定值电阻(导轨电阻不计),质量为0.2kg、电阻

题目详情
如图所示,间距为1m的平行导轨,水平固定放置在磁感应强度为1T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在平面,导轨一端跨接一个阻值为R=0.4Ω的定值电阻(导轨电阻不计),质量为0.2kg、电阻为0.6Ω的金属棒NN’可沿导轨滑动,导轨与棒间的动摩擦因数为0.5,用电动机D牵引NN’,从静止开始运动,当NN’向右移动s=3.8m时获得稳定速度,此过程中定值电阻R上产生的焦耳热为0.72J,电动机牵引棒时电压表和电流表示数分别为7V和1A,电动机内阻为1Ω,则导体棒获得的稳定速度为______m/s,导体棒从静止到获得稳定速度所需时间为______s.
▼优质解答
答案和解析
金属棒由静止开始做匀加速直线运动,当金属棒匀速运动时获得稳定速度;
设经过时间t金属棒获得稳定速度,稳定速度为v;
电动势输出的机械能:W=UIt-I2R电动机t,
在金属棒运动过程中,由能量守恒定律得:
W=Q+μmgs+
1
2
mv2
金属棒匀速运动时,金属棒受到的安培力:
FB=BIL=
B2L2v
R+r

设电动机的牵引力为F,金属棒匀速运动,
处于平衡状态,由平衡条件得:
B2L2v
R+r
+μmg=F,
对电动机:UI-I2R电动机=Fv,
代入数据解得:v=2m/s,t=1s.
故答案为:2,1.
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